02_Introducao_Redes_Computadores_continuacao

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14/03/2024
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Redes de Computadores:
Aplicação e Transporte 
Introdução a Redes de Computadores 
( Continuação)
Sumário
• Camadas de protocolos
• Modelo de referência OSI
• Atrasos
• Exercícios
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Modelo de Camadas
• Modelo de Referência OSI
• Conjunto de diretrizes para permitir interconexão de 
redes heterogêneas
• Define sete camadas cada um com um conjunto de 
funções específicas
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de Referência OSI
Protocolo de transporte
Máquina A
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Aplicação
Apresentação
SPDU
TPDU
pacote
quadro
bit
Máquina B
APDU
PPDU
Protocolo de sessão
Protocolo de apresentação
Protocolo de aplicação
SUB-REDE DE COMUNICAÇÕES
Roteador Roteador
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Modelo de referência OSI
• Nível Físico
• transmissão de bits através do canal de comunicação
• manipulação das características mecânicas, elétricas, 
funcionais e procedurais para acessar o meio físico
• Taxas de transferência
• Controle de acesso ao meio
• Move os bits através do meio de transmissão
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de referência OSI
• Nível de Enlace
• Transmite/recebe conjuntos de bits chamados quadros (frames)
• Detecta/corrige erros do meio de transmissão
• Implementado parte em software, parte em firmware 
(programação permanente da placa de rede)
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
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Modelo de referência OSI
• Nível de Rede
• Permite que os dados sejam enviados em pacotes a 
máquinas em outras redes que não a local
• Roteamento
• Localização dos computadores na Internet
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de referência OSI
• Nível de Transporte
• provê comunicação transparente e confiável entre 
pontos finais
• Provê ordenação
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
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Modelo de referência OSI
• Nível de Sessão
• Noção de “período de utilização”
• Tempo durante o qual um usuário interage com o sistema
• Ex.: Autenticação no site do banco é válida por alguns 
minutos
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de referência OSI
• Nível de Apresentação
• provê independência para as aplicações em relação às diferentes
formas de representação dos dados
• Converte dados para um formato conhecido pelo protocolo
• Compressão de dados e criptografia
• Nível de Aplicação
• transferência de arquivos, e-mail
• terminal virtual
• serviço de diretórios
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
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Modelo de referência OSI
• Modelo de Referência OSI
• Não obteve êxito comercial
• Modelo Internet cresceu mais rapidamente
• Modelo OSI muito complexo
• Primeiras versões demoraram a ser lançadas e não tinham bom 
desempenho
• Modelo Internet mais simples e eficiente
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de referência OSI
• Nem sempre precisamos usar todas as camadas
• O software de rede não deve exigir isso!
• Ex.: FTP não usa criptografia, Email não usa a noção de sessão
• É possível, portanto, fazer um programa que usa diretamente a camada de rede, 
por exemplo
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Modelo de Camadas
• Pilha de Protocolos da Internet
• Aplicação: suporta aplicações de rede
• FTP, SMTP, HTTP
• Transporte: transferência de dados entre sistemas 
terminais
• TCP, UDP
• Rede: roteamento de datagramas da origem ao destino
• IP
• Enlace: transferência de dados entre elementos de 
rede vizinhos
• PPP, ethernet
• Física: bits “nos fios”
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de Camadas
• Comunicação vertical
• Cada nível comunica-se apenas com camadas adjacentes
• Dentro do mesmo dispositivo
• Comunicação horizontal
• Camadas adicionam informações de controle no cabeçalho da 
mensagem (overhead)
• No destino, cada camada processa o cabeçalho referente a 
sua camada no host de origem
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
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Camadas: comunicação lógica
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Rede
Enlace
Física
• Cada camada:
– Distribuída
– “Entidades” implementam 
funções da camada em cada nó
– Entidades realizam ações, trocas 
de mensagens com pares
Camadas: comunicação lógica
• Ex.: transporte
– Obtém dado da aplicação
– Inclui informação para 
confiabilidade
– Envia datagrama ao par
– Espera receber “ack” 
(confirmação) do par
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Rede
Enlace
Física
dados
dados
dados
ack
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Camadas: comunicação física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Rede
Enlace
Física
dados
dados
Camadas e protocolos de dados
• Cada camada recebe dados da camada superior
• Acrescenta um cabeçalho com informação para criar nova unidade de dados
• Passa nova unidade de dados para camada inferior
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Origem Destino
Mensagem
HtHnHl M
HtHn M
Ht M
M
HtHnHl M
HtHn M
Ht M
M
Segmento
Datagrama
Quadro
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Atrasos
Visão geral de uma rede
dado
Canal de comunicação
interface interface
Transmissor ou origem
Receptor ou destino
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Atrasos
• Enquanto um pacote viaja de um nó (seja um host ou roteador) até o nó subsequente, o pacote sofre 
diversos tipos diferentes de retardo (ou atraso) em cada nó ao longo do trajeto
• Os mais importantes são:
• Atraso de processamento nodal -> Dproc
• Atraso de enfileiramento -> Dqueue
• Atraso de transmissão -> Dtrans
• Atraso de propagação -> Dprop
• Atraso nodal total -> Dnodal
A B
Transmissão
EnfileiramentoProcessamento 
nodal
Propagação
Atraso de Processamento
• (Dproc) Atraso de processamento: o tempo necessário para examinar o cabeçalho do pacote e 
determinar onde enviar o pacote é parte do atraso de processamento
• O atraso de processamento pode também incluir outros fatores, tais como o tempo necessário para 
verificar se há erros eventualmente ocorridos ao transmitir os bits do pacote do host ao roteador A
• Os atrasos de processamento em roteadores de alta velocidade estão tipicamente na ordem de 
microssegundos ou menores. Após este processamento nodal, o roteador envia o pacote à fila que 
precede a ligação até o roteador B
A B
Transmissão
EnfileiramentoProcessamento 
nodal
Propagação
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Atraso de enfileiramento (ou fila)
A B
Transmissão
EnfileiramentoProcessamento 
nodal
Propagação
• Uma vez na fila o pacote experimenta um atraso de enfileiramento Dqueue enquanto espera para ser 
transmitido na ligação.
• O atraso de enfileiramento de um pacote específico dependerá da quantidade de outros pacotes que 
chegaram anteriormente, que são enfileirados e estão aguardando a transmissão através do enlace.
• Se a fila estiver vazia e nenhum outro pacote estiver sendo transmitido no momento, então o atraso de 
enfileiramento do pacote é zero.
• Já se o tráfego for pesado e muitos outros pacotes também estiverem esperando para ser transmitidos, 
o atraso de enfileiramento será longo.
Atraso de Transmissão
• O pacote só pode ser transmitido se todos os pacotes que chegaram antes já tiverem sido 
transmitidos.
• Sendo o comprimento do pacote representado por L bits e considerando a taxa de 
transmissão do enlace roteador A ao roteador B de R bits/sec
• A taxa R é determinada pela taxa de transmissãodo enlace ao roteador B
– Ethernet-10Mbps, a taxa é R=10 Mbps
– Ethernet-100Mbps, a taxa é R=100 Mbps
• O atraso de transmissão é L/R. Esta é a quantidade de tempo necessário para transmitir 
todos os bits do pacote para o enlace. Na prática, os atrasos de transmissão estão 
tipicamente na ordem dos microsegundos ou menos.
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Atraso de Transmissão
• R = banda do enlace (bps)
• L = tamanho do pacote (bits)
• Tempo para transmitir pacote no enlace = L/R
Cuidado para não 
confundir com 
atraso de 
propagação
A B
Transmissão
EnfileiramentoProcessamento 
nodal
Propagação
Atraso de Propagação
• (Dprop) PROPAGAÇÃO:
– Uma vez que um bit seja empurrado no link, ele necessita propagar para o roteador seguinte 
(B). O tempo gasto para propagar do começo do link até o router B é o atraso de propagação. 
O Bit propaga na velocidade da propagação do link
– A velocidade de propagação depende do meio físico do link (i.e., fibra, fio de cobre....)
– O atraso da propagação é a distância entre os dois roteadores dividida pela velocidade da 
propagação no link. Isto é, o atraso da propagação é D/S, onde D está a uma distância entre 
os roteadores A e B, e S é a velocidade de propagação no link.
– Em redes WAN, os atrasos de propagação estão na ordem de milisegundos.
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Atraso de Propagação
• D = distância do enlace físico
• S = velocidade de propagação média 
(~ 2x108
 m/s → ~velocidade da luz)
• Atraso de propagação = D/S
A B
Transmissão
EnfileiramentoProcessamento 
nodal
Propagação
Atraso de Transmissão x Atraso de Propagação
• Importante entender a diferença entre atraso de propagação e atraso de transmissão. A diferença é 
sútil, mas importante.
– Atraso de transmissão: quantidade de tempo exigida para o roteador “empurrar” o pacote. É uma 
função do comprimento do pacote e da taxa de transmissão do link, mas não tem relação com a 
distância entre dois roteadores.
– Atraso de propagação: tempo que um bit leva para propagar de um roteador ao seguinte. É uma 
função da distância entre os dois roteadores, mas não tem relação com o comprimento do 
pacote, nem com a taxa de transmissão da ligação.
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Analogia da rodovia
• Uma analogia pode esclarecer as noções do atraso da transmissão e da propagação
• Considere uma estrada que tenha uma cabine de pedágio a cada 100 quilômetros.
• Pensar nos segmentos da estrada entre cabines do pedágio como links, e as cabines do 
pedágio como routers.
Analogia da rodovia
• Suponha que os carros viajam na estrada a uma taxa (instantânea) de 100Km/h 
(isto é, propagação).
• Há uma caravana de 10 carros que estão viajando juntos.
• Pensar em cada carro como um bit e o comboio como um pacote.
• Cada cabine de pedágio presta serviços para cada carro em um tempo de 12 
segundos (isto é, transmite 5 carros/minuto)
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Analogia da rodovia
• A caravana, são os únicos carros na estrada
• Sempre que o primeiro carro da caravana chega em uma cabine de pedágio, 
espera até os nove outros carros chegarem e se alinharem atrás dele (caravana 
inteira é “armazenada” na cabine do pedágio antes de começar a ser “enviada”)
Analogia da rodovia
• O tempo necessário para a cabine do pedágio “empurrar” (servir) a caravana 
inteira na estrada é:
 [10 carros / (5 carros/minuto)] = 2 minutos.
– R = banda do enlace (bps)
– L = tamanho do pacote (bits)
 Este tempo é análogo ao atraso de transmissão em um roteador
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Analogia da rodovia
• O tempo para um carro viajar desde a saída de uma cabine até a próxima é:
– 100Km / (100Km/h) = 1hora
Este tempo é análogo ao atraso da propagação.
Atraso Nodal Total
• Considerando Dproc, Dqueue, Dtrans, e Dprop denotando respectivamente o 
atraso de processamento, atraso de fila, atraso de transmissão e atraso de 
propagação, o atraso total é dado por:
A contribuição destes componentes do atraso pode variar significativamente
proptransqueueprocnodal ddddd +++=
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Descarte de pacote
• A capacidade da fila não é infinita, os pacotes se perdem
• Um pacote pode chegar e encontrar uma fila cheia. Sem lugar para armazenar tal pacote, o roteador 
descartará esse pacote, isto é, o pacote será perdido
• De um ponto de vista da extremidade do sistema, isto parece com um pacote que está sendo 
transmitido para o núcleo da rede, mas nunca emergindo da rede no destino
• A fração de pacotes perdidos aumenta enquanto a intensidade de tráfego aumenta. 
Consequentemente, o desempenho em um nó é medido não somente nos termos do atraso, mas 
também nos termos da probabilidade de perda do pacote
Exercícios
1.) Considere dois hosts A e B, conectados por um único enlace com taxa de R bits por segundo (b/s). Suponha que 
estes dois hosts estejam separados por d metros, e que a velocidade de propagação neste enlace seja de s metros 
por segundo. O host A tem que enviar um pacote de L bits ao host B. Pede-se:
a) Escreva o atraso de propagação dprop em termos de d e s.
b) Determine o tempo de transmissão dtrans, em termos de L e R.
c) Suponha que o host A comece a transmitir o pacote no instante t = 0. Neste caso, no instante t = dtrans onde estará 
o último bit do pacote? Justifique.
d) Suponha que dprop é MAIOR que dtrans. Onde estará o primeiro bit do pacote no instante t = dtrans ?
e) Suponha dprop seja MENOR do que dtrans. Onde estará o primeiro bit do pacote no instante t = dtrans ?
f) Suponha que s = 2,5 x 108 m/s, L= 100 bits e R = 28 Kbps. Para qual distância d temos dprop igual a dtrans?
g) Considere dois hosts X e Y, conectados por um único enlace com taxa de 50 Mbps. Estes dois hosts estão separados 
por 300 kilômetros, e a velocidade de propagação neste enlace é de 2,5 x 108 metros por segundo. Que tamanho de 
pacote seria necessário para que o atraso de transmissão fosse igual ao atraso de propagação?
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Prof. Márcio Garcia Martins
marciog@unisinos.br
Para anotar: ao enviar e-mail sempre coloque o 
seguinte prefixo no assunto
[RC:AT-ano-semestre] – Nome do aluno
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	Slide 1: Redes de Computadores: Aplicação e Transporte 
	Slide 2: Sumário
	Slide 8: Modelo de Camadas
	Slide 9: Modelo de Referência OSI
	Slide 10: Modelo de referência OSI
	Slide 11: Modelo de referência OSI
	Slide 12: Modelo de referência OSI
	Slide 13: Modelo de referência OSI
	Slide 14: Modelo de referência OSI
	Slide 15: Modelo de referência OSI
	Slide 16: Modelo de referência OSI
	Slide 17: Modelo de referência OSI
	Slide 18: Modelo de Camadas
	Slide 19: Modelo de Camadas
	Slide 20: Camadas: comunicação lógica
	Slide 21: Camadas: comunicação lógica
	Slide 22: Camadas: comunicação física
	Slide 23: Camadas e protocolos de dados
	Slide 24
	Slide 25: Visão geral de uma rede
	Slide 26: Atrasos
	Slide 27: Atraso de Processamento
	Slide 28: Atraso de enfileiramento (ou fila)
	Slide 29: Atraso de Transmissão
	Slide 30: Atraso de Transmissão
	Slide 31: Atraso de Propagação
	Slide 32: Atraso de Propagação
	Slide 33: Atraso de Transmissão x Atraso de Propagação
	Slide 34: Analogia da rodovia
	Slide 35: Analogia da rodovia
	Slide 36: Analogia da rodovia
	Slide 37: Analogia da rodovia
	Slide 38: Analogia da rodovia
	Slide 39: Atraso Nodal Total
	Slide 40: Descarte de pacote
	Slide 42: Exercícios
	Slide 43