01_Kurose_cap01

Prévia do material em texto

©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  1	
  
	
  
Capítulo 1 
Introdução 
Computer 
Networking: A Top 
Down Approach 
6th edition 
Jim Kurose, Keith Ross 
Addison-Wesley 
March 2012 
 
UNIVERSIDADE	
  FEDERAL	
  DO	
  CEARÁ	
  
REDES	
  DE	
  COMPUTADORES	
  
PROFa.	
  ATSLANDS	
  ROCHA	
  
	
  
Fonte:	
  Slides	
  James	
  Kurose	
  
 
Copyright 2010/2012 J.F Kurose e K.W. Ross. Todos os direitos 
reservados. 
 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  2	
  
	
  
Capítulo	
  1:	
  Agenda	
  
1.1	
  O	
  que	
  é	
  a	
  Internet?	
  Terminologia	
  
1.2	
  Borda	
  da	
  rede	
  
q 	
  sistemas	
  finais,	
  enlaces	
  
1.3	
  Núcleo	
  da	
  rede	
  
q 	
  comutação	
  de	
  circuitos,	
  comutação	
  de	
  pacotes,	
  
estrutura	
  da	
  internet	
  
1.4	
  Atraso,	
  perda	
  e	
  vazão	
  nas	
  redes	
  comutadas	
  por	
  
pacotes	
  
1.5	
  Camadas	
  de	
  protocolos,	
  modelos	
  de	
  serviços	
  
	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  3	
  
	
  
O	
  que	
  é	
  a	
  Internet:	
  	
  
Visão	
  dos	
  elementos	
  básicos	
  
•  Disposi.vos	
  de	
  computação	
  
conectados	
  	
  
–  	
  hosts	
  =	
  sistemas	
  finais	
  	
  
–  executando	
  aplicações	
  de	
  rede	
  
•  Enlaces	
  de	
  comunicação	
  
–  fibra,	
  cobre,	
  rádio,	
  satélite	
  
–  taxa	
  de	
  transmissão	
  (bps)	
  
•  Roteadores	
  e	
  switches:	
  
encaminham	
  pacotes	
  (porção	
  de	
  
dados)	
  
	
  	
  	
  	
  	
  	
  rotas/caminhos	
  =	
  sequência	
  de	
  
enlaces	
  e	
  comutadores	
  de	
  pacotes	
  
	
  
Rede doméstica 
Rede institucional 
Rede móvel 
ISP global 
ISP regional 
roteador 
PC 
servidor 
laptop 
sem fio 
celular 
 
enlaces 
com fio 
pontos 
de acesso 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  4	
  
	
  
Coisas	
  da	
  Internet	
  
Sala inteligente 
Torradeira preparada para 
Internet + previsor de tempo 
Tweet-a-watt: 
monitor de energia 
Geladeira IP 
 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  5	
  
	
  
O	
  que	
  é	
  a	
  Internet:	
  Visão	
  
dos	
  elementos	
  básicos	
  
•  Internet:	
  “rede	
  de	
  redes”	
  
–  ISPs	
  interconectados	
  
–  Cada	
  ISP	
  é	
  é	
  uma	
  rede	
  de	
  
comutadores	
  de	
  pacotes	
  +	
  
enlaces	
  de	
  comutação	
  
•  Protocolos:	
  controlam	
  o	
  envio	
  
e	
  recepção	
  de	
  msgs	
  
–  ex:	
  TCP,	
  IP,	
  HTTP,	
  802.11	
  
•  Padrões	
  da	
  Internet	
  
–  RFC:	
  Request	
  For	
  Comments	
  
–  IETF:	
  Internet	
  Engineering	
  Task	
  
Force	
  
–  IEEE	
  802	
  (Ethernet	
  e	
  Wireless)	
  
Rede doméstica 
Rede institucional 
Rede móvel 
ISP global 
ISP regional 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  6	
  
	
  
O	
  que	
  é	
  a	
  Internet:	
  
Uma	
  visão	
  de	
  serviço	
  
•  Infraestrutura	
  que	
  provê	
  
serviços	
  para	
  aplicações	
  
distribuídas:	
  
–  Web,	
  VoIP,	
  e-­‐mail,	
  jogos,	
  	
  
redes	
  sociais,	
  compar.lhamento	
  
de	
  arquivos	
  
•  API	
  (Interface	
  de	
  Programacão	
  
de	
  Aplicação)	
  
–  Especifica	
  como	
  o	
  sokware	
  solicita	
  
à	
  infraestrutura	
  da	
  Internet	
  que	
  
envie	
  dados	
  a	
  um	
  sokware	
  de	
  
des.no	
  
–  Conjunto	
  de	
  regras	
  que	
  o	
  sokware	
  
deve	
  cumprir	
  para	
  que	
  a	
  Internet	
  
envie	
  os	
  dados	
  ao	
  sokware	
  des.no	
  
Rede doméstica 
Rede institucional 
Rede móvel 
ISP global 
ISP regional 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  7	
  
	
  
Para	
  que	
  servem	
  padrões?	
  
Fonte:	
  MundoConectado	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  8	
  
	
  
O	
  que	
  é	
  um	
  protocolo?	
  
Protocolos	
  humanos:	
  
•  “Que	
  horas	
  são?”	
  
•  “Tenho	
  uma	
  pergunta”	
  
•  Apresentações	
  
	
  
•  …	
  Msgs	
  específicas	
  
enviadas	
  
•  …	
  Ações	
  específicas	
  
tomadas	
  quando	
  msgs	
  
recebidas,	
  ou	
  outros	
  
eventos	
  
Protocolos	
  de	
  rede:	
  
•  Máquinas	
  em	
  vez	
  de	
  
humanos	
  
•  Toda	
  a.vidade	
  de	
  
comunicação	
  na	
  Internet	
  
controlada	
  por	
  protocolos	
  
Protocolos	
  definem	
  formato,	
  
ordem	
  de	
  msgs	
  enviadas	
  e	
  
recebidas	
  entre	
  enAdades	
  de	
  
rede	
  e	
  ações	
  tomadas	
  sobre	
  
transmissão	
  e	
  recepção	
  de	
  
msgs	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  9	
  
	
  
O	
  que	
  é	
  um	
  protocolo?	
  
Um	
  protocolo	
  humano	
  e	
  um	
  protocolo	
  de	
  rede	
  de	
  computadores:	
  
	
  
Oi 
Oi 
Que horas 
são? 
2h00 
Resposta de 
conexão TCP 
GET http://www.awl.com/kurose-ross 
<arquivo> 
Tempo 
Solicitação de 
conexãoTCP 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  10	
  
	
  
Visão	
  mais	
  profunda	
  da	
  
	
  estrutura	
  de	
  rede	
  
•  Borda	
  da	
  rede:	
  hosts	
  ou	
  
sistemas	
  finais	
  (clientes	
  e	
  
servidores)	
  
	
  
•  Redes	
  de	
  acesso,	
  meios	
  
ssicos:	
  enlaces	
  de	
  
comunicação	
  com	
  e	
  sem	
  fio	
  
	
  
•  Núcleo	
  da	
  rede:	
  	
  
–  roteadores	
  
interconectados	
  
–  rede	
  de	
  redes	
  
Rede doméstica 
Rede institucional 
Rede móvel 
ISP global 
ISP regional 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  11	
  
	
  
Visão	
  mais	
  profunda	
  da	
  
	
  estrutura	
  de	
  rede	
  
Núcleo	
  da	
  Internet	
  
(milhões	
  de	
  nós)	
  
Fronteira	
  da	
  Internet	
  
(Bilhões	
  de	
  nós)	
  
IoT	
  
(Trilhões	
  de	
  nós)	
  
Logística 
Medição Inteligente Transporte 
Logística 
Smartphones 
PANs Automação Industrial 
Fonte: [Zach Shelby e Casten Bormann] 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  12	
  
	
  
A	
  borda	
  da	
  rede	
  
•  Sistemas	
  finais	
  (hosts):	
  
–  executam	
  programas	
  de	
  aplicação	
  
–  ex:	
  Web,	
  e-­‐mail	
  
•  Modelo	
  cliente/servidor	
  
–  host	
  cliente	
  solicita,	
  recebe	
  serviço	
  de	
  
servidor	
  sempre	
  a.vo	
  
–  Ex:	
  navegador/servidor	
  Web;	
  cliente/
servidor	
  de	
  e-­‐mail	
  
•  Modelo	
  P2P	
  (peer-­‐peer):	
  
–  uso	
  mínimo	
  (ou	
  nenhum)	
  de	
  
servidores	
  dedicados	
  
–  Ex:	
  BitTorrent	
  
	
  
cliente/servidor 
peer-peer 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitosreservados.	
  slide	
  13	
  
	
  
Rede	
  de	
  Acesso	
  
•  Rede	
  ssica	
  que	
  conecta	
  um	
  
sistema	
  final	
  ao	
  roteador	
  de	
  
borda	
  de	
  um	
  caminho	
  
par.ndo	
  de	
  um	
  sistema	
  final	
  
até	
  outro	
  qualquer.	
  
Lembre-­‐se:	
  	
  
•  largura	
  de	
  banda	
  (bits	
  por	
  
segundo)	
  da	
  rede	
  de	
  acesso	
  
	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  14	
  
	
  
Rede	
  de	
  Acesso	
  Domés.co	
  
•  Acesso à Internet por DSL 
•  Tipos	
  de	
  acesso	
  residencial	
  banda	
  largas	
  predominantes:	
  
linha	
  digital	
  de	
  assinante	
  (DSL)	
  ou	
  a	
  cabo	
  
	
  
	
  
rede 
telefônica 
modem 
DSL 
Notebook 
telefone 
residencial 
Internet 
DSLAM 
Linha telefônica existente: 
Telefone 0-4 KHz; dados 
upstream 4-50 KHz; dados 
downstream 50 KHz-1 MHz 
distribuidor 
central 
telefônica 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  15	
  
	
  
Rede	
  de	
  Acesso	
  Domés.co	
  
•  Embora o DSL utilize a infraestrutura de telefone local da operadora, o acesso à 
Internet a cabo utiliza a infraestrutura de TV a cabo da operadora de televisão. 
Necessita de modems especiais (modems a cabo) 
•  Uma rede de acesso híbrida fibra-coaxial 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  16	
  
	
  
Rede	
  de	
  acesso	
  nas	
  empresas:	
  
Ethernet	
  
•  Normalmente	
  usado	
  em	
  empresas,	
  universidades...	
  
•  Ethernet	
  a	
  10	
  Mbs,	
  100	
  Mbps,	
  1	
  Gbps,	
  10	
  Gbps	
  
•  Sistemas	
  finais	
  normalmente	
  se	
  conectam	
  ao	
  comutador	
  
Ethernet	
  
 switch 
Ethernet 
servidores 
institucionais (email, 
Web) 
roteador 
enlace institutional para 
ISP (Internet) 
 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  17	
  
	
  
Rede	
  de	
  acesso	
  nas	
  empresas:	
  
móvel	
  
De/para terminal de 
distribuição ou 
escritório central 
modem a cabo ou DSL 
roteador, firewall, NAT 
Ethernet cabeada (100 Mbps) 
ponto de acesso 
sem fio (54 
Mbps) 
dispositivos 
sem fio 
frequentemente 
combinado 
 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  18	
  
	
  
Redes	
  de	
  acesso	
  sem	
  fio	
  
•  Rede	
  de	
  acesso	
  sem	
  fio	
  compar.lhado	
  conecta	
  sistema	
  final	
  ao	
  
roteador	
  
–  via	
  estação	
  base,	
  também	
  conhecida	
  como	
  “ponto	
  de	
  acesso”	
  
•  Acesso	
  sem	
  fio	
  de	
  área	
  mais	
  
remota:	
  
–  fornecido	
  pelo	
  operador	
  de	
  
telecomunicação	
  (celular)	
  
•  LANs	
  sem	
  fio:	
  
–  802.11b/g/n	
  (WiFi)	
  
para a Internet 
para a Internet 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  19	
  
	
  
Meios	
  ssicos	
  
•  Bit:	
  propaga	
  entre	
  pares	
  de	
  transmissor/receptor	
  através	
  do	
  
meio	
  ssico:	
  o	
  que	
  fica	
  entre	
  transmissor	
  e	
  receptor	
  
•  Meio	
  guiado:	
  	
  
–  sinais	
  se	
  propagam	
  em	
  meio	
  sólido:	
  cobre,	
  fibra,	
  coaxial	
  
•  Meio	
  não	
  guiado:	
  	
  
–  sinais	
  se	
  propagam	
  livremente	
  (ex:	
  rádio)	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  20	
  
	
  
O	
  núcleo	
  da	
  rede	
  
•  Sistemas	
  finais	
  trocam	
  msgs	
  
entre	
  si	
  
•  Comutação	
  de	
  pacotes:	
  hosts	
  
transformam	
  msgs	
  em	
  vários	
  
pacotes	
  
–  Entre	
  origem	
  e	
  des.no,	
  cada	
  
pacote	
  percorre	
  enlaces	
  de	
  
comunicação	
  e	
  comutadores	
  
de	
  pacotes.	
  
–  Tipos	
  principais	
  de	
  
comutadores	
  de	
  pacotes:	
  
roteadores	
  e	
  switches.	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  21	
  
	
  
O	
  núcleo	
  da	
  rede	
  
•  Malha	
  de	
  roteadores	
  
interconectados	
  
•  Comutação	
  de	
  pacotes:	
  hosts	
  
transformam	
  msgs	
  em	
  vários	
  
pacotes	
  
–  Encaminham	
  pacotes	
  de	
  um	
  
roteador	
  até	
  o	
  próximo	
  
(origem-­‐des.no)	
  
–  Pacotes	
  são	
  transmi.dos	
  por	
  
cada	
  enlace	
  a	
  uma	
  taxa	
  igual	
  à	
  
de	
  transmissão	
  total	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  22	
  
	
  
Comutação	
  de	
  Pacotes	
  
•  Transmissão Armazena-encaminha: 
pacote inteiro deve chegar no 
roteador antes de ser 
transmitido o primeiro bit para 
o enlace de saída 
•  L/R seg. para transmitir pacote 
de L bits em um enlace de R bps 
 
(one-hop) exemplo: 
§  L = 7.5 Mbits 
§  R = 1.5 Mbps 
§  (one-hop) atraso de 
transmissão = 5 sec 
origem	
  
R	
  bps	
   des.no	
  
1	
  2	
  3	
  
L	
  bits	
  
por	
  pacote	
  
R	
  bps	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  23	
  
	
  
A 
B 
C R = 100 Mb/s 
R = 1.5 Mb/s D 
E fila de pacotes 
esperando para 
enlace de saída 
Fila e perda: 
v  Se taxa de chegada (em bits) excede taxa de transmissão do 
enlace por um período de tempo: 
§  Pacotes são enfileirados, esperam para serem 
transmitidos 
§  pacotes podem descartados se buffer cheio 
Comutação	
  de	
  Pacotes	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  24	
  
	
  
repasse: move pacotes da 
entrada do roteador para saída 
do roteador apropriada 
 
roteamento: determina rota de 
origem-destino para os pacotes 
§  Algoritmo de roteamento 
 
algoritmo de 
roteamento 
tabela de repasse local 
cabecalho enlace saída 
0100 
0101 
0111 
1001 
3 
2 
2 
1 
1 
2 3 
Funções	
  principais	
  (núcleo	
  da	
  rede)	
  
endereço destino no cabecalho 
do pacote de chegada 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  25	
  
	
  
Núcleo	
  da	
  rede	
  (alterna.va):	
  	
  
comutação	
  de	
  circuitos	
  
Recursos	
  fim	
  a	
  fim	
  reservados	
  
para	
  “chamada”	
  entre	
  fonte-­‐
des.no	
  
•  Ex: redes de telefonia tradicionais 
•  Recursos dedicados: sem 
compartilhamento 
•  Segmento de circuito ocioso (se 
não usado pela chamada) 
•  Um circuito é implementado em 
um enlace por FDM ouTDM 
Comutação	
  de	
  pacotes	
  permite	
  que	
  mais	
  usuários	
  usem	
  a	
  rede!	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  26	
  
	
  
Comutação	
  de	
  circuitos:	
  
FDM	
  e	
  TDM	
  
FDM 
frequência 
tempo 
TDM 
frequência 
tempo 
4 circuitos 
Exemplo: 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  27	
  
	
  
Comutação	
  de	
  circuitos:	
  
FDM	
  e	
  TDM	
  
•  Com FDM, cada circuito dispõe continuamente deuma fração da 
largura de banda. 
•  Com TDM, cada circuito dispõe de toda a largura de banda 
periodicamente, durante breves intervalos de tempo. 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  28	
  
	
  
Sistemas finais conectados a Internet via acesso ISPs (Provedores de Serviço da 
Internet). Questão: dado milhões de ISPs de acesso, como interconectá-los?
 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net access 
net 
access 
net 
… 
… … 
…
 
… 
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  
Rede	
  de	
  redes	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  29	
  
	
  
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net access 
net 
access 
net 
… 
… … 
…
 
… 
Opção: conectar cada ISP de acesso a um ISP global? ISPs Cliente e 
provedor tem acordo econômico. 
ISP B 
ISP A 
ISP C 
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  
Rede	
  de	
  redes	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  30	
  
	
  
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net access 
net 
access 
net 
… 
… … 
…
 
… 
ISP B 
ISP A 
ISP C 
IXP 
IXP 
peering link 
Ponto de troca da Internet 
Emparelhamento de ISPs 
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  
Rede	
  de	
  redes	
  
ISPs globais devem ser interconectados… 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  31	
  
	
  
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net access 
net 
access 
net 
… 
… … 
…
 
… 
… e redes regionais podem surgir para conectar redes de 
acesso ao ISPS 
ISP B 
ISP A 
ISP C 
IXP 
IXP 
Rede regional 
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  
Rede	
  de	
  redes	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  32	
  
	
  
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net 
access 
net access 
net 
access 
net 
… 
… … 
…
 
… 
… e CDNS (ex., Google, Microsoft, Akamai) podem executar 
sua propria rede, para oferecer serviços, conteúdo próximo ao 
usuário final 
ISP B 
ISP A 
ISP B 
IXP 
IXP 
Rede regional 
Rede de provedor de conteúdo 
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  
Rede	
  de	
  redes	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  33	
  
	
  
access 
ISP 
access 
ISP 
access 
ISP 
access 
ISP 
access 
ISP 
access 
ISP 
access 
ISP 
access 
ISP 
ISP Regional ISP Regional 
IXP	
   IXP	
  
ISP Nível 1 ISP Nível 1 Google 
IXP	
  
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  
Rede	
  de	
  redes	
  
•  no centro: pequeno número de grandes redes conectadas 
–  ISPs nível 1 comerciais (ex., Level 3, Sprint, AT&T, NTT), cobertura nacional & 
internacional 
–  CDN (ex, Google): rede privada que conecta seus centros de dados à Internet 
 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  34	
  
	
  
ISP	
  nível	
  1:	
  ex:	
  Sprint	
  
…
de/para clientes 
parceria 
de/para backbone 
…
. 
………
POP: ponto de presença 
•  PoP: grupo de roteadores (no mesmo local) na rede do provedor, onde ISPs 
clientes conectam-se ao ISP provedor. 
 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  35	
  
	
  
Estrutura	
  da	
  Internet:	
  rede	
  de	
  redes	
  
•  Um	
  pacote	
  passa	
  por	
  muitas	
  redes!	
  
	
  
	
  
ISP nível 1 
ISP nível 1 
ISP nível 1 
ISP nível 2 ISP nível 2 
ISP nível 2 ISP nível 2 
ISP nível 2 
ISP 
local ISP local 
ISP 
local 
ISP 
local 
ISP 
local ISP 
nível 3 
ISP 
local 
ISP 
local 
ISP 
local 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  36	
  
	
  
Como	
  perdas	
  e	
  atrasos	
  ocorrem?	
  
•  1.	
  dproc: Processamento	
  nodal:	
  	
  
–  verificar	
  cabeçalho	
  e	
  erros	
  de	
  bit	
  
–  determinar	
  enlace	
  de	
  saída	
  
A 
B 
propagação 
transmissão 
processamento 
nodal enfileiramento 
2.	
  dfila: enfileiramento	
  
−  tempo	
  esperando	
  por	
  
transmissão	
  no	
  enlace	
  de	
  
saída	
  
−  depende	
  do	
  nível	
  de	
  
conges.onamento	
  do	
  
roteador	
  
proptransfilaprocnodal ddddd +++=
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  37	
  
	
  
Atraso	
  nas	
  redes	
  comutadas	
  
por	
  pacotes	
  
3.	
  atraso	
  de	
  transmissão:	
  
•  R	
  =	
  largura	
  de	
  banda	
  do	
  enlace	
  
(bps)	
  
•  L	
  =	
  tamanho	
  do	
  pacote	
  (bits)	
  
•  tempo	
  para	
  enviar	
  todos	
  os	
  bits	
  
do	
  pacote	
  no	
  enlace	
  =	
  L/R	
  
4.	
  atraso	
  de	
  propagação:	
  
•  d	
  =	
  tamanho	
  do	
  enlace	
  ssico	
  
•  s	
  =	
  velocidade	
  de	
  propagação	
  no	
  meio	
  
•  atraso	
  de	
  propagação	
  =	
  d/s	
  
A 
B 
propagação 
transmissão 
processamento 
nodal enfileiramento 
Nota: s e R são quantidades 
muito diferentes! 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  38	
  
	
  
Resumo:	
  Atraso	
  de	
  pacotes	
  
•  dproc	
  =	
  atraso	
  de	
  processamento	
  
–  normalmente,	
  poucos	
  microssegundos	
  ou	
  menos	
  
•  dfila	
  =	
  atraso	
  de	
  enfileiramento	
  
–  depende	
  do	
  conges.onamento	
  
•  dtrans	
  =	
  atraso	
  de	
  transmissão	
  
–  	
  =	
  	
  L/R,	
  significa.vo	
  para	
  enlaces	
  de	
  baixa	
  velocidade	
  
•  dprop	
  =	
  atraso	
  de	
  propagação	
  
–  alguns	
  microssegundos	
  a	
  centenas	
  de	
  ms	
  
proptransfilaprocnodal ddddd +++=
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  39	
  
	
  
Perda	
  de	
  pacote	
  
•  Fila	
  (ou	
  buffer)	
  tem	
  capacidade	
  finita	
  
•  Pacote	
  chegando	
  à	
  fila	
  cheia	
  é	
  descartado	
  (ou	
  perdido)	
  
•  Uma	
  perda	
  de	
  pacote	
  é	
  vista	
  como	
  um	
  pacote	
  que	
  foi	
  
transmi.do	
  para	
  o	
  núcleo	
  da	
  rede,	
  mas	
  sem	
  nunca	
  ter	
  
emergido	
  dele	
  no	
  des.no.	
  
•  Úl.mo	
  pacote	
  pode	
  serretransmi.do	
  pelo	
  nó	
  anterior,	
  pela	
  
origem	
  ou	
  de	
  forma	
  nenhuma	
  
A 
B 
pacote sendo transmitido 
pacote chegando ao 
buffer cheio é perdido 
buffer 
(área de espera) 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  40	
  
	
  
Atrasos	
  e	
  rotas	
  “reais”	
  	
  
da	
  Internet	
  
•  Como	
  são	
  os	
  atrasos	
  e	
  perdas	
  “reais”	
  da	
  Internet?	
  	
  
•  Programa Traceroute:	
  fornece	
  medida	
  do	
  atraso	
  da	
  
origem	
  ao	
  roteador	
  ao	
  longo	
  do	
  caminho	
  de	
  fim	
  a	
  fim	
  da	
  
Internet	
  para	
  o	
  des.no.	
  	
  Para	
  todo	
  i:	
  
–  envia	
  três	
  pacotes	
  que	
  alcançarão	
  roteador	
  i	
  no	
  caminho	
  para	
  o	
  
des.no	
  
–  roteador	
  i	
  retornará	
  pacotes	
  ao	
  emissor	
  
–  emissor	
  temporiza	
  intervalo	
  entre	
  transmissão	
  e	
  resposta.	
  
3 sondas 
3 sondas 
3 sondas 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  41	
  
	
  
1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 
2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 
3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 
4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 
5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 
6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 
7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 
8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 
9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 
10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 
11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 
12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 
13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 
14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 
15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 
16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 
17 * * * 
18 * * * 
19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms 
traceroute: gaia.cs.umass.edu para www.eurecom.fr 
Tres medições de atraso de 
gaia.cs.umass.edu para cs-gw.cs.umass.edu 
* significa sem resposta (sonda perdida, roteador sem resposta) 
enlace trans- 
oceânico 
Atrasos	
  e	
  rotas	
  “reais”	
  	
  
da	
  Internet	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  42	
  
	
  
“Camadas”	
  de	
  protocolo	
  
Redes	
  são	
  complexas!	
  	
  
•  muitas	
  “partes”:	
  
–  hosts	
  
–  roteadores	
  
–  enlaces	
  de	
  vários	
  
meios	
  ssicos	
  
–  aplicações	
  
–  protocolos	
  
–  hardware,	
  sokware	
  
Pergunta:	
  	
  
Existe	
  esperança	
  de	
  organizar	
  
a	
  estrutura	
  da	
  rede?	
  
	
  
Ou,	
  pelo	
  menos,	
  nossa	
  
discussão	
  sobre	
  redes?	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  43	
  
	
  
Por	
  que	
  usar	
  camadas?	
  
Para	
  lidar	
  com	
  sistemas	
  complexos:	
  
–  Estrutura	
  explícita	
  permite	
  iden.ficação	
  e	
  relações	
  das	
  
partes	
  do	
  sistema	
  complexo	
  
•  modelo	
  de	
  referência	
  em	
  camadas	
  para	
  discussão	
  
•  Uma	
  camada	
  de	
  protocolo	
  pode	
  ser	
  executada	
  em	
  sokware,	
  
hardware	
  ou	
  combinação	
  de	
  ambos	
  
•  Cada	
  camada	
  implementa	
  um	
  serviço	
  
–  Confia	
  em	
  serviços	
  fornecidos	
  pela	
  camada	
  inferior	
  
•  Modularização	
  facilita	
  manutenção	
  e	
  atualização	
  do	
  sistema	
  
–  mudança	
  de	
  implementação	
  do	
  serviço	
  da	
  camada	
  transparente	
  ao	
  
restante	
  do	
  sistema	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  44	
  
	
  
Pilha	
  de	
  protocolos	
  da	
  	
  
Internet:	
  TCP/IP	
  
•  aplicação:	
  suporte	
  a	
  aplicações	
  de	
  rede	
  
–  FTP,	
  SMTP,	
  HTTP	
  
•  transporte:	
  transferência	
  de	
  dados	
  
processo-­‐processo	
  
–  TCP,	
  UDP	
  
•  rede:	
  roteamento	
  de	
  datagramas	
  da	
  
origem	
  ao	
  des.no	
  
–  IP,	
  protocolos	
  de	
  roteamento	
  
•  enlace:	
  transferência	
  de	
  dados	
  entre	
  
elementos	
  vizinhos	
  da	
  rede	
  
–  PPP,	
  Ethernet,	
  802.11	
  (Wifi)	
  
•  ssica:	
  bits	
  “nos	
  fios”	
  
aplicação 
 
transporte 
 
rede 
 
enlace 
 
física 
CAMADAS 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  45	
  
	
  
Modelo	
  de	
  referência	
  
ISO/OSI	
  	
  
•  apresentação:	
  permite	
  que	
  as	
  aplicações	
  interpretem	
  
significado	
  de	
  dados	
  (ex:	
  criptografia,	
  compactação,	
  
convenções	
  específicas	
  da	
  máquina)	
  
•  sessão:	
  sincronização,	
  verificação,	
  recuperação	
  de	
  troca	
  de	
  
dados	
  
•  Pilha	
  da	
  Internet	
  “faltando”	
  essas	
  camadas!	
  
–  estes	
  serviços,	
  se	
  necessários,	
  devem	
  ser	
  implementados	
  
na	
  aplicação	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  46	
  
	
  
Modelo	
  de	
  referência	
  
ISO/OSI	
  	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  47	
  
	
  
Modelos	
  de	
  referência	
  
OSI	
  x	
  TCP/IP	
  
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  48	
  
	
  
origem 
aplicação 
transporte 
rede 
Enlace 
física 
Ht Hn M 
segmento Ht 
datagrama 
destino 
aplicação 
transporte 
rede 
enlace 
física 
Ht Hn Hl M 
Ht Hn M 
Ht M 
M 
rede 
enlace 
física 
enlace 
física 
Ht Hn Hl M 
Ht Hn M 
Ht Hn M 
Ht Hn Hl M 
roteador 
switch 
Encapsulamento 
mensagem M 
Ht M 
Hn 
quadro 
©	
  2010	
  @2012	
  Pearson	
  Pren.ce	
  Hall.	
  Todos	
  os	
  direitos	
  reservados.	
  slide	
  49	
  
	
  
#Dúvidas?	
  
Link	
  sugerido:	
  Recursos	
  para	
  alunos:	
  h~p://wps.prenhall.com/br_kurose_redes_5