Fundamentos de Redes e Sistemas Distribuídos Aula 01 Introdução

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Fundamentos de Redes

e Sistemas Distribuídos

Aula 01 – Introdução

Prof. Dr. Rodrigo Clemente Thom de Souza

Critérios de Avaliação

• M=(P1+P2+P3+T)/4

– P1: Prova escrita (valor 100) data: 11/11/2015

– T: Trabalhos (valor 100) datas: 26/10, 28/10, 04/11, 03/02, 08/02 e 10/02

• Média mínima para aprovação: 70

• Frequência mínima para aprovação: 75%

• EXAME: Os alunos que ficarem com frequência igual ou superior a 75% e

média maior ou igual a 40 e menor que 70 ficam para exame final (prova escrita valendo 100)

• No exame final serão aprovados na disciplina os que obtiverem grau numérico igual ou superior a 50 na média aritmética entre o grau do exame final e a média do conjunto das avaliações realizadas

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Bibliografia Recomendada

• TANENBAUM, A. S., WETHERALL, D. J. Redes

de Computadores. 6a ed. São Paulo: Pearson,

2013.

• COULOURIS, G., DOLLIMORE, J., KINDBERG, T.

Sistemas Distribuídos – Conceitos e Projeto.

5a. ed. São Paulo: Bookman, 2013.

Conteúdo

• Introdução: – Hardware de Rede – Software de Rede – Exemplos • Modelos de Referência: – OSI – TCP/IP • Camadas: – Camada de Aplicação – Camada de Transporte – Camada de Rede – Camada Física • Sistemas Distribuídos: – Características – Modelos

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Trabalho: Exemplos de Redes

Temas:

• 26/10

– NFC (Rhayanne)

– TV a Cabo (João Martioro)

– Telefonia Móvel 3G/4G (Matheus)

• 28/10

– Bluetooth (Taísa)

– Rede Pública de Telefonia Comutada (Wagner)

– WiFi 802.11 (Eli)

– Rede de Comunicação via Satélite Iridium/Globalstar/Teledesic (Neiva)

• 04/11

– Internet (Sean)

– Ethernet (Kléber)

– ATM (Leonardo)

– Frame Relay (João Bosco)

• X.25

• BBS

Sugestões de conteúdo: • Origem e histórico

• Conceitos físicos e tecnologias utilizadas

• Arquitetura, protocolos e camadas

• Vantagens e desvantagens

• Perspectivas futuras

Revolução Industrial

• Cada um dos três séculos anteriores foi dominado por

uma única tecnologia:

–

Século 18 - Grandes sistemas mecânicos

–

Século 19 - Máquinas a vapor

–

Século 20 - Aquisição, processamento e distribuição de

informações

• Meios de comunicação: Redes de telefonia em escala mundial,

rádio e TV, satélites de comunicação

• Informática

• Fusão Computadores + Comunicações

Redes de

Computadores

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Definição

• Rede de computadores: conjunto de computadores

autônomos interconectados por uma única tecnologia

–

Dois computadores estão interconectados quando podem

trocar informações

–

Tipos de conexões: fio de cobre; fibras ópticas,

microondas, ondas de infravermelho e satélites de

comunicações

PERGUNTAS: Internet é uma rede? WWW é uma rede?

Resposta

• Não.

–

A Internet é uma rede de redes

–

A Web é um Sistema Distribuído (SD) que funciona

na Internet

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SD x Rede de Computadores

• SD = conjunto de computadores independentes que, para os usuários,

parece ser um único sistema coerente, por meio de uma camada de software intermediária (middleware)

– Ex: WWW - nela tudo tem a aparência de um documento (uma página da Web)

• Rede de Computadores:

– Esta coerência e este middleware estão ausentes

– Os usuários ficam expostos às máquinas reais, sem qualquer tentativa por parte do sistema de fazer as máquinas parecerem e atuarem de modo coerente

– Se as máquinas tiverem hardware diferente e SOs distintos, isso será totalmente visível para os usuários

– Se quiser executar um programa em uma máquina remota, o usuário terá de efetuar o login nessa máquina e executar o programa lá

• Na prática, um SD é um sistema de software instalado em uma rede!

• É o software que determina a diferença entre uma rede e um SD, não o hardware!

• Apesar disso, há uma considerável sobreposição entre os dois assuntos: – Ex: SDs e Redes precisam movimentar arquivos (a diferença está em quem é o

responsável pela movimentação, o sistema ou o usuário)

Por que usar redes de computadores?

• Aplicações comerciais

–

Compartilhamento de recursos: tornar

todos os programas, equipamentos e

dados ao alcance de todas as pessoas na

rede, independentemente da localização

física do recurso e do usuário

• Ex: impressora comum

–

Compartilhamento de informações:

servidores de dados mantidos em um local

central por um administrador de sistemas

e acessados por clientes

• Ex: modelo cliente-servidor

–

Comunicação entre pessoas

• Exemplos: e-mail, videoconferência, edição compartilhada de documentos

–

Negócios eletrônicos

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Por que usar redes de computadores?

• Aplicações domésticas

–

Acesso a informações remotas

• Ex: Web, Internet Bank...

–

Comunicação entre pessoas

• Ex: Instant Messengers, Newsgroups, Redes Sociais,

Comunicação não hierárquica (P2P), VoIP...

–

Entretenimento interativo

• Ex: Jogos online, simuladores, E-learning, Vídeos On

Demand...

–

Comércio eletrônico

–

Usuários móveis

–

Redes domésticas

Questões Sociais

• Privacidade

–

Ex: cookies, espionagem governamental, hacking,

spams

• Liberdade de Opinião (e alcance)

–

Ex: aconselhamento médico, posts anônimos,

cyberbullying, haters

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Hardware de Rede

• Tecnologia de Transmissão

• Escala

Classificação de Redes

(por Tecnologia de Transmissão)

• Links de difusão: possuem apenas um canal de comunicação,

compartilhado por todas as máquinas da rede.

Um campo de endereço dentro do pacote especifica o destinatário pretendido. Quando uma máquina recebe o pacote, verifica o campo de endereço:

• Se o pacote se destinar à máquina receptora, ela o processará • Se for destinado a alguma outra máquina, o pacote é ignorado

– Multicasting: admitem a transmissão para um subconjunto das

máquinas

– Broadcasting: endereçamento de um pacote a todos os destinos, com

a utilização de um código especial no campo de endereço

• Links ponto a ponto: conexões entre pares de máquinas individuais

– Unicasting: um pacote nesse tipo de rede talvez tenha de visitar

máquinas intermediárias até chegar ao seu destino (problema do roteamento)

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Classificação de Redes

(por Escala)

Redes Pessoais (PAN)

• Redes destinadas a uma única pessoa

–

Exemplos:

• car kit multimídia bluetooth

• teclado infrared

• aparelhos de audição

• marca-passos

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Redes Locais (LAN)

• Redes privadas contidas em um único edifício

com até alguns km de extensão

–

Exemplos: escritórios, redes domésticas, LAN house...

–

Tamanho restrito: o pior tempo de transmissão é

limitado e conhecido com antecedência. O

conhecimento desse limite permite a utilização de

determinados tipos de projetos que em outras

circunstâncias não seriam possíveis, além de

simplificar o gerenciamento da rede

–

Diversas topologias: barramento, anel, estrela...

–

Controle de colisão entre pacotes (ex: Token Ring)

Redes Metropolitanas (MAN)

• Abrangem uma cidade

• Exemplo: Rede de TV a cabo (oferece serviços

de Internet de mão dupla em partes não

utilizadas do espectro da TV a cabo)

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Redes Geograficamente Distribuídas (WAN)

• Abrange uma grande área geográfica (ex: país ou continente)

• Separa os aspectos da comunicação pura da rede (sub-rede) dos

aspectos de aplicação (hosts)

• Pode operar por comutação de pacotes (roteamento) ou sistema de

satélites

• Hosts: usuários conectados por uma sub-rede de comunicação

operada por um provedor (empresa de telefonia ou provedor de

Internet)

• Sub-rede: transporta mensagens de um host para outro usando:

– Linhas de transmissão: transportam os bits entre as máquinas e podem

ser formadas por fios de cobre, fibra óptica, enlaces de rádio...

– Elementos de comutação (roteadores): computadores especializados

que conectam três ou mais linhas de transmissão. Quando os dados chegam a uma linha de entrada, o elemento de comutação deve escolher uma linha de saída para encaminhá-los

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Software de Rede

• Hierarquia de Protocolos

• Questões de Projeto relacionadas às Camadas

• Orientação a Conexões

• Primitivas de Serviço

• Serviços x Protocolos

Hierarquia de Protocolos

• Objetivo: reduzir a complexidade do projeto de rede (organizando-a em uma pilha de camadas)

• Camada: “provedor” de serviços

específicos a camadas superiores (mas mantendo encapsulados seu estado interno e detalhes de implementação)

• Protocolo: acordo (regras) para

comunicação entre máquinas

• Arquitetura de Rede: conjunto

de camadas e protocolos

• Pares (peer): entidades

(processos, dispositivos de hw, seres humanos) que ocupam uma mesma camada em máquinas diferentes se comunicando por um protocolo

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Questões de Projeto

• IDENTIFICAÇÃO DE TRANSMISSORES E RECEPTORES DE UMA MENSAGEM:

– Uma solução seria criar uma forma de endereçamento (ex: HEAD)

• CONTROLE DE ERROS:

– O receptor deve ter algum meio para informar ao transmissor quais mensagens foram recebidas corretamente e quais não foram (ex: ACK)

• TAMANHO DE MENSAGENS:

– Muito grandes: mecanismos de desmontagem, transmissão e remontagem de mensagens

– Muito pequenas (unidades de mensagem tão pequenas que o envio de cada uma separadamente se torna ineficiente): reunir várias mensagens com um destino comum em uma grande mensagem e desmembrá-la na outra extremidade

• ORDENAÇÃO DE PACOTES NO RECEPTOR:

– Uma solução seria enumerá-los

• CONTROLE DE FLUXO:

– O que fazer com os pacotes enumerados recebidos enquanto não chegam seus predecessores?

– Como impedir que um transmissor envie uma quantidade excessiva de dados a um receptor mais lento?