01-IntroducaoB

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Capítulo 1: Introdução
Objetivos do capítulo: 
• mostrar a “atmosfera” e 
a terminologia
• mais detalhes mais 
adiante no curso
• método:
– usar Internet como 
exemplo
Visão geral:
• o que é a Internet?
• o que é um protocolo?
• borda da rede; hospedeiros, rede de 
acesso, meio físico
• camadas de protocolo, modelos de serviço
• núcleo da rede: pacote/comutação de 
circuitos, estrutura da Internet
• desempenho: perda, atraso, vazão
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Capítulo 1: Roteiro
1.1 O que é a Internet?
1.2 Borda da rede
 sistemas finais, redes de acesso, enlaces
1.3 Núcleo da rede
 comutação de circuitos, comutação de pacotes, 
estrutura da rede
1.4 Atraso, perda e vazão nas redes comutadas por 
pacotes
1.5 Camadas de protocolo, modelos de serviço
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• um pacote passa por muitas redes!
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 2ISP nível 2
ISP nível 2 ISP nível 2
ISP nível 2
ISP
localISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local ISP
nível 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
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O núcleo da rede
• malha de roteadores 
interconectados
• a questão fundamental: 
como os dados são 
transferidos pela rede?
– comutação de circuitos: 
circuito dedicado por 
chamada: rede telefônica
– comutação de pacotes: 
dados enviados pela rede 
em “pedaços” discretos
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Núcleo da rede: comutação 
de circuitos
recursos fim a fim 
reservados para 
“chamada”
• largura de banda do enlace, 
capacidade de comutação
• recursos dedicados: sem 
compartilhamento
• desempenho tipo circuito 
(garantido)
• exige preparação de 
chamada
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recursos de rede (p. e., 
largura de banda) 
divididos em “pedaços”
• pedaços alocados a chamadas
• pedaço de recurso ocioso se 
não usado por chamada 
particular (sem 
compartilhamento)
 dividindo largura de 
banda do enlace em 
“pedaços”
 divisão de frequência
 divisão de tempo
 divisão por código
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Núcleo da rede: comutação
de pacotes
cada fluxo de dados fim a fim 
dividido em pacotes
• vários usuários compartilham 
recursos da rede para envio de 
pacotes
• cada pacote usa largura de banda 
total do enlace 
• recursos usados quando 
necessários
Divisão da largura de banda em “pedaços”
Alocação dedicada
Reserva de recursos
disputa por recursos
• demanda de recurso 
agregado pode exceder 
quantidade disponível
• congestionamento: fila de 
pacotes, espera por uso do 
enlace
• se a fila estiver cheia o 
pacote é descartado
• store and forward: pacotes se 
movem um salto de cada vez
• nó recebe pacote completo 
antes de encaminhar
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Comutação de pacotes: 
multiplexação estatística
Sequência de pacotes A & B não tem padrão fixo, largura de banda compartilhada 
por demanda  multiplexação estatística.
A
B
C
Ethernet
100 Mb/s
1,5 Mb/s
D E
multiplexação estatística
fila de pacotes
esperando pelo
enlace de saída
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Comutação de pacotes 
versus comutação de circuitos
• enlace de 1 Mb/s
• cada usuário: 
– 100 kb/s quando “ativo”
– ativo 10% do tempo
• comutação de circuitos 
– 10 usuários
• comutação de pacotes: 
– com 35 usuários, 
probabilidade > 10 ativos 
ao mesmo tempo é menor 
que 0,0004
Comutação de pacotes permite que mais usuários usem a rede!
N usuários
enlace 1 Mbps
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• ótima para dados em rajadas
– compartilhamento de recursos
– mais simples, sem configuração de chamada
• congestionamento excessivo: atraso e perda de pacotes
– protocolos necessários para transferência de dados 
confiável, controle de congestionamento
• Como fornecer comportamento tipo circuito?
– largura de banda garantida necessária para aplicações de 
áudio/vídeo
– ainda um problema não resolvido (Capítulo 7)
A comutação de pacotes é a 
“grande vencedora”?
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Transmitindo bits
No Fio
– Variação de tensão (diferença de potencial)
– Codificação: bit → tensão
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Codificação Manchester
• cada bit tem uma transição
• permite que clocks nos nós emissor e receptor sejam sincronizados 
entre si
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Transmitindo bits
Rádio
– Onda eletromagnética
– Codificação do bit?
• Amplitude
• Frequência
• Fase
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Transmitindo bits
Rádio: amplitude modulada
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Transmitindo bits
Rádio: frequência modulada
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Camada de enlace
• 5.1 Introdução e serviços
• 5.2 Detecção e correção 
de erros 
• 5.3 Protocolos de acesso 
múltiplo
• 5.4 Endereçamento na 
camada de enlace
• 5.5 Ethernet
• 5.6 Comutadores de 
camada de enlace
• 5.7 PPP
• 5.8 Virtualização de enlace: 
MPLS
• 5.9 Um dia na vida de uma 
solicitação de página Web
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Detecção de erros
EDC = Bits de detecção e correção de erros (redundância)
D = Dados protegidos por verificação de erro, podem incluir
campos de cabeçalho 
 Detecção de erro não 100% confiável!
• protocolo pode perder alguns erros, mas raramente
• maior campo EDC gera melhor detecção e correção
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Detecção versus Correção
● Detecção
• Emissor envia: dados + EDC(dados)
• Receptor recebe: dados' + EDC'
• Verifica: EDC(dados') == EDC'
• Se passa no teste de verificação, então mensagem é válida
● Correção
● se pode detectar 2n erros, então pode corrigir n erros
● ao detectar erros:
● considera todas as possíveis posições de 1,2,...,n erros (EDC inclusive)
● altera os bits em cada possível posição
● encontre uma alteração possível que produza mensagem válida
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Verificação de paridade
Paridade de único bit:
Detecta erros de único bit
Paridade bidimensional:
Detecta e corrige erros de único bit
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Soma de verificação da 
Internet
Emissor:
• trata conteúdo do segmento 
como sequência de inteiros 
de 16 bits
• soma de verificação: adição 
(soma no complemento de 1) 
do conteúdo do segmento
• emissor coloca valor da soma 
de verificação no campo de 
soma de verificação UDP
Receptor:
• calcula soma de verificação do 
segmento recebido
• verifica se soma de verificação 
calculada é igual ao valor do 
campo de soma de verificação:
 NÃO – erro detectado
 SIM – nenhum erro 
detectado. Mas pode haver 
erros, apesar disso? 
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Verificação de redundância 
cíclica
• veja bits de dados, D, como um número binário (corpo finito)
• escolha padrão de (r + 1) bits (gerador), G 
• objetivo: escolher r bits de CRC, R, tal que
 <D,R> exatamente divisível por G (módulo 2) 
 receptor sabe G, divide <D,R> por G. Resto diferente de zero: erro detectado!
 pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
 se pode detectar 2n erros, pode corrigir n erros
• muito usada na prática (Ethernet, 802.11 WiFi, ATM), p.e., G com 33 bits
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Exemplo de CRC
Queremos:
D . 2r XOR R = nG
de modo equivalente:
D . 2r = nG XOR R 
de modo equivalente: 
 se dividirmos D . 2r porG, 
queremos resto R
R=resto[ D×2r
G ]
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Exercício
• Considere um esquema utilizando CRC com G=11001. Calcule 
o EDC para o dado 1111.
• Considere um esquema utilizando CRC com G=111. O sistema 
destino recebe o seguinte quadro 1101.
– Verifique se o quadro recebido é um quadro válido.
– Se for um quadro inválido, corrija a mensagem.
• Considere um esquema utilizando CRC com G=11001. O 
sistema destino recebe o seguinte quadro 100111.
– Verifique se o quadro recebido é um quadro válido.
– Se for um quadro inválido, corrija a mensagem 
considerando apenas erros em rajadas.
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