Redes-01-Introducao

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Introdução
Redes de Computadores
Nota: a maioria dos slides dessa apresentação são traduzidos ou adaptados dos slides disponibilizados gratuitamente 
pelos autores do livro KUROSE, James F. e ROSS, Keith W. Computer Networking: A Top-Down Approach. 7ª Edição. 
Pearson, 2016. Todo o material pertencente aos seus respectivos autores está protegido por direito autoral.
https://amzn.to/2GL63HZ
Introduction 1-2
Chapter 1
Introduction
Computer 
Networking: A Top 
Down Approach 
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Thanks and enjoy! JFK/KWR
All material copyright 1996-2016
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
7th edition 
Jim Kurose, Keith Ross
Pearson/Addison Wesley
April 2016
Introduction
Capítulo 1: introdução
Objetivos:
❖ 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
❖ núcleo da rede: comutação de 
circuitos e de pacotes, estrutura da 
Internet
❖ desempenho: perda, atraso, vazão
❖ segurança
❖ camadas de protocolos, modelos de 
serviços
❖ história
1-3
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda, vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-4
Introduction
O que é a Internet: visão básica
❖bilhões de dispositivos de 
computação conectados: 
▪ hospedeiros = sistemas 
finais
▪ executando aplicações 
de rede
❖enlaces de comunicação
▪ fibra, cobre, rádio, 
satélite
▪ taxa de transmissão: 
largura de banda
❖Comutadores de pacote:
encaminham pacotes 
(pedaços de dados)
▪ Roteadores (routers) e 
comutadores (switches)
enlaces
com fio
enlaces
sem fio
roteador
smartphone
PC
servidor
laptop
sem fio
1-5
rede móvel
ISP global
ISP regional
rede
doméstica
rede
institucional
Introduction
Utensílios “legais” com acesso a Internet
Porta Retratos Digital IP
http://www.ceiva.com/
Torradeira Web com
previsão do tempo
Internet phones
Geladeira
com Internet
Slingbox: assista e controle
TV a cabo remotamente
1-6
Tweet-a-watt: 
monitora o uso de energia
colchões
com 
sensores
Introduction
❖ Internet: “rede de redes”
▪ ISPs interconectados
❖ protocolos controlam o envio e 
recebimento de mensagens
▪ Ex.: TCP, IP, HTTP, Skype, IEEE 
802.11
❖ Padrões de Internet
▪ RFC: Request for comments
▪ IETF: Internet Engineering Task 
Force
O que é a Internet: visão dos elementos básicos
1-7
rede móvel
ISP global
ISP regional
rede
doméstica
rede
institucional
O que é a Internet: uma visão de serviços
❖ Infraestrutura que fornece 
serviços para aplicações:
▪ Web, VoIP, email, jogos, e-
commerce, compartilhamento 
de arquivos, redes sociais, …
❖ Fornece interface de 
programação para aplicativos:
▪ Ganchos para programas que 
queiram enviar ou receber 
dados se “conectem” a 
Internet
▪ Fornecem opções de serviço 
análogas ao serviço postal
Introduction 1-8
rede móvel
ISP global
ISP regional
rede
doméstica
rede
institucional
Introduction
O que é um protocolo?
Protocolos humanos:
❖ “Que horas são?”
❖ “Tenho uma pergunta”
❖ Apresentações de 
pessoas
… mensagens específicas 
enviadas
… ações específicas 
tomadas quando uma 
mensagem é recebida, 
ou outros eventos
Protocolos de rede:
❖ Máquinas em vez de 
humanos
❖ Toda atividade de 
comunicação na Internet é 
definida por protocolos
protocolos definem formato, ordem
de mensagens enviadas e 
recebidas entre entidades de 
rede, e ações tomadas em 
transmissão e recebimento de 
mensagens
1-9
Introduction
Um protocolo humano e um protocolo de 
computadores:
Q: outros protocolos humanos? 
Oi
Oi
Que horas
são?
2:00
Resposta de
conexão TCP
Get http://www.awl.com/kurose-ross
<arquivo>
tempo
Solicitação de
conexão TCP
O que é um protocolo?
1-10
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda, vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-11
Introduction
Uma visão mais próxima da estrutura da rede:
❖ Borda da rede:
▪ Hospedeiros: clientes e 
servidores
▪ Servidores frequentemente 
em data centers
❖ Redes de acesso, meios 
físicos: enlaces de 
comunicação com e sem 
fio
❖ Núcleo da rede: 
▪Roteadores interconectados
▪Rede das redes
1-12
rede móvel
ISP global
ISP regional
rede
doméstica
rede
institucional
Introduction
Acesso a redes e meio físico
Q: Como conectar sistemas 
finais ao roteador da 
borda?
❖ redes de acesso residencial
❖ redes de acesso 
institucional (escolas, 
empresas)
❖ redes de acesso móvel
Tenha em mente: 
❖ largura de banda (bits por 
segundo) da rede de 
acesso?
❖ compartilhado ou dedicado?
1-13
rede de
telefone Internet
modem
discado
doméstico
modem
do ISP
(p. e., AOL)
PC
doméstico
escritório
central 
❖ usa infraestrutura de telefonia existente
❖ casa conectada ao escritório central
❖ até 56 kbps de acesso direto ao roteador (geralmente menos)
❖ não pode navegar e telefonar ao mesmo tempo:
não está “sempre ligado”
Acesso a rede: Modem discado
Introduction 2-15
Placa de Fax Modem U.S. Robotics
ISA - 33,6 Kbps
Fonte: https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-862105012-placa-fax-modem-us-
robotic-isa-336-kbps-usado-_JM
Fax Modem Externo U.S. Robotics
33,6 Kbps – Conexão Serial
Fonte: https://www.amazon.com/Robotics-Sportster-33-6K-External-000839-
09/dp/B00004Z7Y4
Fax Modem Externo 3Com 
OfficeConnect 56K Business Modem
Conexão USB
Fonte: arquivo pessoal
https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-862105012-placa-fax-modem-us-robotic-isa-336-kbps-usado-_JM
https://www.amazon.com/Robotics-Sportster-33-6K-External-000839-09/dp/B00004Z7Y4
ISP
Introduction
Acesso a rede: Digital Subscriber Line (DSL)
Central telefônica Rede telefônica
DSLAM
voz, dados transmitidos
em diferentes freqüências sobre
linha dedicada até a central 
telefônica
❖ Usa a linha telefônica existente até a DSLAM na central telefônica
▪ Dados sobre a linha telefônica DSL vão para a Internet
▪ Voz sobre a linha DSL vão para a rede telefônica
❖ < 3,5 Mbps de taxa de transmissão upstream (tipicamente < 1 Mbps)
❖ < 24 Mbps de taxa de transmissão downstream (tipicamente < 10 
Mbps)
modem
DSL
splitter
Multiplexador
de acesso DSL
1-16
Linha telefônica existente:
Telefone 0-4 KHz; 
dados upstream 26-138 KHz; 
dados downstream 138-2200 KHz
Introduction 1-17
Splitter ADSL
Fonte: arquivo pessoal
Modem ADSL2+ TP-Link TD-W8960N 
(inclui funções de roteador e WiFi)
Fonte: arquivo pessoal
Modem ADSL D-Link DSL-500G
Fonte: arquivo pessoalModem ADSL2+ Datacom DM2270
(inclui funções de roteador e WiFi)
Fonte: arquivo pessoal
ISP
Introduction
dados, TV transmitidos em frequências
diferentes sobre cabo compartilhado
da rede de distribuição
cable
modem
splitter
…
cable headend
CMTS
cable modem
termination system
❖ HFC: hybrid fiber coax
▪ Assimétrico: até 42,8 Mbps de taxa de transmissãodownstream, 30,7 
Mbps de taxa de transmissão upstream (DOCSIS 2.0)
▪ DOCSIS 3.0 (2006) permite 1 Gbps de downstream e 200 Mbps de upstream
▪ DOCSIS 4.0 (2017) introduz suporte à simetria e até 10 Gbps
❖ rede de cabos e fibra conecta casas ao roteador do ISP
▪ casas compartilham o acesso a rede até o final do cabo de difusão (cable
headend)
▪ diferente do DSL, que tem acesso dedicado até a central
Acesso a rede: rede de TV a cabo
1-18
Introduction
Acesso a rede: rede de TV a cabo
cable
modem
splitter
…
cable headend
Canais
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
D
A
T
A
D
A
T
A
C
O
N
T
R
O
L
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Multiplexação por divisão de frequência: diferentes canais
transmitidos em diferentes faixas de frequência
1-19
Alocação de frequências em um 
sistema típico de TV a cabo
20
Figura extraída do livro «Computer Networks» de Andrew 
S. Tanenbaum, 4ed, Prentice Hall Professional, 2003
Padrão DOCSIS 4.0 (2017) usa 0~1,2 
GHz em ambas as direções permitindo 
até 10 Gbps de downstream e upstream
Introduction 1-21
Cable Modem Thomson 
(inclui gateway de VoIP)
Fonte: arquivo pessoal
Acesso à rede via Rádio
❖ Utiliza os protocolos da família IEEE 
802.11 (WiFi), porém com antenas 
externas
▪ Frequências de 2,4 GHz e 5 GHz
▪ Clientes com antenas direcionais
▪ Só funciona com linha de visada direta (sem 
obstáculos)
❖ Uso se tornou bastante comum em 
cidades do interior do Brasil, pelo baixo 
custo de implantação
▪ Downstream e upstream: tipicamente < 5 Mbps
▪ Vem sendo substituído por FTTH e FTTx
Introduction 1-22
Introduction 2-23
Rádio WiFi Externo USB, com pigtail para 
conexão de antena externa
Fonte: arquivo pessoal
Rádio WiFi acoplado diretamente na Antena 
Externa e Cabo Ethernet PoE (Power Over 
Ethernet)
Fonte: arquivo pessoal
FTTH (Fiber To The Home)
❖ Tecnologia que leva a fibra óptica até a casa do cliente
▪ Arquiteturas competindo:
• AON (Active Optical Networks)
• PON (Passive Optical Networks)
❖ PON
▪ Cada casa tem um ONT (Optical Network Terminator), conectado 
por uma fibra dedicada em um splitter na vizinhança.
▪ Splitter combina o sinal de várias casas (<100) em uma única fibra 
que vai até o OLT (Optical Line Terminator) no provedor
Introduction 1-24
FTTH (Fiber To The Home)
❖ Vem sendo adotado por grandes e pequenos 
provedores
▪ Substituindo rádio e ADSL, suprindo a demanda por 
mais largura de banda que tais tecnologias não 
conseguem atender
▪ Downstream e upstream tipicamente < 1 Gbps
• GPON (Gigabit PON) permite até 2,5Gbps
▪ Pode integrar TV (IPTV) e telefone (VoIP)
▪ Alternativamente leva-se a fibra até próximo da casa 
do usuário (até um armário próximo, até o prédio, 
etc.), usando cobre na parte final
• Chamados genericamente de FTTx
Introduction 1-25
Introduction 2-26
ONT GPON Askey RTF3505VW-N1 
(inclui funcionalidades de roteador, ponto de acesso WiFi e VoIP)
Fonte: arquivo pessoal
Introduction
Acesso a rede: rede residencial
de/para fim do cabo de 
difusão ou central
Modem DSL, cable, etc.
roteador, firewall, NAT
Ethernet cabeada (1 Gbps)
ponto de acesso 
sem fio (54 Mbps)
dispositivos
sem fio
normalmente
combinados em
um único aparelho
1-27
Introduction 1-28
Roteador ASUS RT-AC86U
com Gigabit Ethernet e Wireless-AC2900 Dual Band
Fonte: arquivo pessoal
Introduction
Acesso à rede em empresas (Ethernet)
❖ Tipicamente usado em empresas, universidades, etc.
❖ Taxas de transmissão de 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
❖ Hoje, sistemas finais tipicamente se conectam a 
comutadores Ethernet
Comutador
Ethernet 
(switch)
servidores institucionais
web e e-mail
roteador institucional
link institucional
ao ISP (Internet)
1-29
Introduction
Redes de acesso sem fio
❖ Rede de acesso sem fio compartilhado conectando sistemas 
finais ao roteador
▪ Através de estação base, também chamada “ponto de acesso”
LANs sem fio:
▪ Dentro de prédios (~30 metros)
▪ IEEE 802.11 (WiFi)
▪ 802.11b: 11 Mbps
▪ 802.11a/g: 54 Mbps
▪ 802.11n: até 600 Mbps
▪ 802.11ac: até 6,8 Gbps
▪ 802.11ax: até 9,6 Gbps
Acesso sem fio de longa distância
▪ Fornecido por operadoras de 
telefonia celular (~10 km)
▪ Entre 1 e 10 Mbps 
▪ 3G, 4G: LTE
▪ 5G à caminho
para Internet
para Internet
1-30
Hospedeiros: enviam pacotes de dados
Função de envio do hospedeiro:
❖ Pega mensagem da aplicação
❖ Quebra em pequenos 
pedaços, chamados pacotes, 
de tamanho L bits
❖ Transmite pacotes em redes 
de acesso com taxa de 
transmissão R
▪ Taxa de transmissão do 
enlace, também chamada
largura de banda do enlace
R: taxa de transmissão 
do enlacehospedeiro
12
dois pacotes,
L bits em cada
Atraso de
transmissão
de pacote
Tempo necessário
para transmitir
pacote de L-bit pelo
enlace
L (bits)
R (bits/seg)
= =
1-31
Introduction
Meios físicos
❖ bit: propaga entre pares de 
transmissor/receptor
❖ enlace físico: fica entre 
transmissor e receptor
❖ meio guiado: 
▪ sinais se propagam em 
meio sólido: cobre, fibra, 
coaxial
❖ meio não guiado:
▪ sinais se propagam 
livremente, p. e., rádio
Par Trançado (TP)
❖ dois fios de cobre 
isolados
▪ Categoria 3: fios de 
telefone tradicionais, 
Ethernet a 10 Mbps
▪ Categoria 5: 
Ethernet a 100 Mbps e 
1Gbps
▪ Categoria 6: 10Gbps
1-32
Par Trançado
❖ Existem basicamente dois 
tipos: sem blindagem (UTP 
– Unshielded Twisted Pair) 
e com blindagem (STP –
Shielded Twisted Pair)
❖ Esse tipo de cabo utiliza o 
conector chamado RJ-45
❖ Técnica de cancelamento: 
cada par transmite o 
mesmo sinal nos dois fios, 
porém com polaridade 
invertida.
Foto CAT5e vs. CAT6 extraída de : https://www.blackbox.com.br/pt-
br/page/43870/Recursos/Suporte-Tecnico/black-box-explica/Copper-Cable/Categorias-5e-e-6
https://www.blackbox.com.br/pt-br/page/43870/Recursos/Suporte-Tecnico/black-box-explica/Copper-Cable/Categorias-5e-e-6
Introduction
Meio físico: cabo coaxial, fibra ótica
cabo coaxial:
❖ dois condutores de cobre 
concêntricos
❖ bidirecional
❖ banda base:
▪ único canal no cabo
▪ Ethernet legado
❖ banda larga:
▪ múltiplos canais no cabo
▪ HFC
cabo de fibra ótica:
❖ fibra de vidro conduzindo 
pulsos de luz; cada pulso um 
bit
❖ operação em alta velocidade:
▪ transmissão ponto a ponto de 
alta velocidade (Ex.: taxa de 
transmissão de dezenas a 
centenas de Gbps)
❖ baixa taxa de erro: 
▪ repetidores bastante espaçados
▪ imune a ruído eletromagnético
1-34
Introduction
Meio físico: rádio
❖ sinal transportado no 
espectro eletromagnético
❖ nenhum “fio” físico
❖ bidirecional
❖ efeitos no ambiente de 
propagação :
▪ reflexão 
▪ obstrução por objetos
▪ interferência
tipos de enlaces de rádio:
❖ microondas terrestre
▪ ex.: canais de até 45Mbps
❖ LAN (ex.: WiFi)
▪ 54 Mbps
❖ área ampla (WAN) (ex.: celular)
▪ Celular 4G: ~10 Mbps
❖ satélite
▪ canais de Kbps a 45Mbps (ou 
múltiplos canais menores)
▪ 270 ms de atraso fim a fim
▪ geoestacionário versus baixa 
altitude (próximo slide)
1-35
Comunicação por Satélite
❖ Satélite Geoestacionário
▪ Ficam permanentemente sobre o mesmo lugar da 
Terra
▪ Ficam em órbita a 36.000 Km acima da superfície 
terrestre
▪ Atraso de propagação de aproximadamente 270ms
• Ruim para aplicações que exigem baixa latência (VoIP, jogos 
online, etc.)
❖ Satélite de Baixa Altitude
▪ Giram ao redor da Terra (como a Lua)
▪ São necessários muitos deles para prover cobertura 
contínua em uma determinada área
Comunicação por Satélite
37
Satélites de comunicações e algumas de suas propriedades, inclusive altitude acima da 
Terra, tempo de atraso de ida e volta, e número de satélites necessário para cobertura global
Figura extraída do livro Computer Networks de Andrew S. 
Tanenbaum, 4ed, Prentice Hall Professional, 2003.
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda,vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-38
Introduction
❖ malha de roteadores 
interconectados
❖ comutação de pacotes: 
hospedeiros quebram as 
mensagens da camada de 
aplicação em pacotes
▪ encaminham pacotes de 
um roteador ao próximo, 
através de enlaces no 
caminho da origem ao 
destino
▪ cada pacote é transmitido 
na capacidade total do 
enlace
O núcleo da rede
1-39
Introduction
Comutação de pacotes: armazenar e encaminhar
❖ leva L/R segundos para 
transmitir (push out) pacotes de 
L-bit em um enlace a R bps
❖ armazenar e encaminhar: o 
pacote inteiro precisa chegar 
ao roteador antes que possa 
ser transmitido no próximo 
enlace
exemplo numérico de um 
salto:
▪ L = 7,5 Mbits
▪ R = 1,5 Mbps
▪ atraso de transmissão de 
um salto = 5 segundos
mais sobre atraso logo mais…
1-40
origem
R bps
destino
123
L bits
por pacote
R bps
❖ atraso fim a fim = 2L/R
(assumindo atraso de 
propagação zero)
Introduction
Comutação de Pacotes: atraso de fila, perdas
1-41
enfileiramento e perda: 
❖ Se a taxa de chegada (em bits) para o enlace exceder a taxa 
de transmissão do enlace por um período de tempo:
▪ pacotes serão enfileirados, esperando para serem 
transmitidos no enlace
▪ pacotes podem ser derrubados (perdidos) se a memória 
(buffer) encher
A
B
CR = 100 Mb/s
R = 1,5 Mb/s
D
Efila de pacotes esperando 
pelo enlace de saída
Network Layer 4-42
Duas funções chave do núcleo da rede
encaminhamento: move 
pacotes da entrada do roteador 
para a saída apropriada
roteamento: determina rota de 
origem-destino tomada por 
pacotes
▪ algoritmos de roteamento
algoritmo de roteamento
tabela local de encaminhamento
valor de cabeçalho enlace de saída
0100
0101
0111
1001
3
2
2
1
1
23
endereço destino no 
cabeçalho do pacote
que está chegando
Introduction
Núcleo alternativo: comutação de circuitos
recursos fim a fim alocados e 
reservados para a “chamada” 
entre a origem e o destino:
❖ No diagrama, cada enlace tem 
quatro circuitos. 
▪ chamada pega 2º circuito no 
enlace do topo e o 1º circuito 
no enlace da direita.
❖ recursos dedicados: sem 
compartilhamento
▪ desempenho tipo circuito 
(garantido)
1-43
❖ segmento de circuito ocioso se não for usado pela 
chamada (sem compartilhamento)
❖ Comumente usado em redes de telefonia tradicionais
Introduction
Comutação de Circuitos: FDM versus TDM
FDM
frequência
tempo
TDM
frequência
tempo
4 usuários
Exemplo:
1-44
Introduction
Comutação de pacotes versus comutação de circuitos
exemplo:
▪ 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 menor que 
.0004 *
Comutação de pacotes permite que mais usuários usem a rede!
1-45* Veja os exercícios online interativos para mais exemplos
N
usuários
enlace de
1 Mbps
Introduction
❖ ótima para dados em rajada
▪ compartilhamento de recursos
▪ mais simples, sem configuração para chamada
❖ possibilidade de congestionamento excessivo: atraso e perda 
de pacotes
▪ protocolos necessários para transferência de dados 
confiável, controle de congestionamento
❖ Q: Como oferecer comportamento tipo circuito?
▪ garantias de largura de banda necessárias para aplicações 
de áudio/vídeo
▪ Ainda é um problema não resolvido (capítulo 7)
A comutação de pacote é a “grande vencedora”?
Q: analogias humanas de recursos reservados (comutação de 
circuitos) versus alocação sob demanda (comutação de pacotes)?
Comutação de pacotes versus comutação de circuitos
1-46
Estrutura da Internet: rede de redes
❖ Sistemas finais se conectam a Internet via provedores de 
acesso (access ISPs - Internet Service Providers)
▪ Existem provedores de acesso (access ISPs) residenciais, 
empresariais e de universidades
❖ Os provedores de acesso, por sua vez, precisam estar 
interconectados
❖ Para que quaisquer dois hospedeiros possam enviar 
pacotes entre si
❖ A rede de redes resultante é muito complexa
❖ A evolução foi guiada pela economia e políticas nacionais
❖ Vamos utilizar uma abordagem passo a passo para descrever a 
estrutura atual da Internet
Estrutura da Internet: rede de redes
Questão: dados milhões de provedores de acesso (ISPs), como 
conectá-los?
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
Estrutura da Internet: rede de redes
Opção: conectar cada provedor de acesso a cada outro provedor de 
acesso? 
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
access
net
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
conectar cada provedor de 
acesso a todos os outros 
diretamente não escala: 
O(N2) conexões.
Estrutura da Internet: rede de redes
Opção: conectar cada provedor de acesso um provedor de trânsito 
global? Os provedores cliente e fornecedor tem acordos econômicos.
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
Introduction 1-50
ISP
global
Estrutura da Internet: rede de redes
Mas se um provedor global é um negócio viável, haverão 
competidores ….
ISP C
ISP B
ISP A
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
ISP C
ISP B
ISP A
Estrutura da Internet: rede de redes
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
Introduction 1-52
rede de
acesso
Mas se um provedor global é um negócio viável, haverão 
competidores …. que devem estar interconectados
IXP
peering link
(parceria)
Internet exchange point 
(ponto de troca de tráfego)
IXP
Estrutura da Internet: rede de redes
… e redes regionais podem surgir para conectar redes de 
acesso aos provedores globais
ISP C
ISP B
ISP A
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
IXP
IXPrede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede regional
Estrutura da Internet: rede de redes
… e redes de provedores de conteúdo (ex.: Google, Microsoft, 
Akamai ) podem ter suas próprias redes, para trazer serviços e 
conteúdo mais perto dos usuários finais
ISP C
ISP B
ISP A
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acessorede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
IXP
IXPrede de
acesso
rede de
acesso
rede de
acesso
rede regional
Rede de provedor de conteúdo
Introduction
Estrutura da Internet: rede de redes
❖ no centro: pequeno # de grandes redes bem conectadas
▪ provedores comerciais de “nível-1” (ex.: Level 3, Sprint, AT&T, NTT), 
cobertura nacional e internacional
▪ redes de provedores de conteúdo (ex.: Google): rede privada que 
conecta seus data centers frequentemente ignorando provedores nível 1 
e regionais
1-55
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP de
acesso
ISP Regional ISP Regional
IXP IXP
ISP Nível 1 ISP Nível 1 Google
IXP
IntroductionProvedor Nível 1: ex.: Sprint
…
de/para clientes
parceria
de/para backbone
…
………
POP: ponto de presença
1-56
IX.br
Introduction 1-57
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda, vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-58
Introduction
Como perdas e atrasos ocorrem?
pacotes enfileiram nos buffers de roteadores
❖ taxa de chegada de pacotes no enlace de entrada 
(temporariamente) excede a capacidade do enlace de saída
❖ fila de pacotes, esperando a vez
1-59
A
B
pacote sendo transmitido(atraso)
pacotes enfileirando (atraso)
Buffers livres (disponíveis): os pacotes são 
descartados (perda) se não há buffers livres
Introduction
Quatro fontes de atraso de pacotes
dproc: processamento nodal
▪ checagem de erros de bit
▪ determinar enlace de saída
▪ tipicamente microssegundos
dqueue: enfileiramento
▪ tempo esperando por transmissão 
no enlace de saída
▪ depende do nível de 
congestionamento do roteador
▪ microssegundos a milissegundos
1-60
propagação
processamento
nodal enfileiramento
dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop
A
B
transmissão
Introduction
dtrans: atraso de transmissão:
▪ L: tamanho de pacotes (bits) 
▪ R: largura de banda do enlace (bps)
▪ microssegundos a milissegundos
▪ dtrans = L/R
dprop: atraso de propagação:
▪ d: comprimento do enlace físico
▪ s: velocidade de propagação no meio 
(~2x108 m/seg)
▪ milissegundos (redes de longa distância)
▪ dprop = d/sdtrans e dprop
muito diferentes
Quatro fontes de atraso de pacotes
1-61
* veja o applet Java para uma animação interativa sobre atraso de transmissão versus atraso de propagação - link
propagação
processamento
nodal enfileiramento
dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop
A
B
transmissão
https://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/transmission/delay.html
Introduction
Analogia da Caravana
❖ carros se “propagam” a 
100 km/h
❖ cabines de pedágio levam 12s 
para atender carro (tempo 
de transmissão)
❖ carro~bit; caravana~pacote
❖ Q: Quanto tempo até que a 
caravana esteja alinhada antes 
da segunda cabine?
▪ tempo para “empurrar” 
a caravana toda através 
da cabine de pedágio 
para a auto estrada = 
12*10 = 120 segundos
▪ tempo para que o 
último carro se 
propague da 1ª para a 
2ª cabine: 
100km/(100km/h)= 1 h
▪ R: 62 minutos
cabinecabine
caravana de
dez carros
100 km 100 km
1-62
Introduction
Analogia da Caravana (mais)
❖ suponha que agora os carros se “propaguem” a 1000 km/h
❖ e suponha que a cabine agora leva um minuto para atender um 
carro
❖ Q: Os carros chegarão na segunda cabine antes que todos os 
carros sejam atendidos na primeira cabine?
▪ R: Sim! após 7 minutos, o primeiro carro chega na segunda 
cabine; três carros ainda estão na primeira cabine.
cabinecabine
caravana de
dez carros
100 km 100 km
1-63
Introduction
❖ R: largura de banda do 
enlace (bps)
❖ L: tamanho do pacote 
(bits)
❖ a: taxa média de chegada 
de pacotes Intensidade de tráfego 
= La/R
❖ La/R ~ 0: média de atraso de 
enfileiramento baixa
❖ La/R -> 1: média de atraso de 
enfileiramento alta
❖ La/R > 1: mais “trabalho” chegando do que 
pode ser atendido, média de atraso infinito!
M
é
d
ia
 d
e
 a
tr
a
s
o
 d
e
 
e
n
fi
le
ir
a
m
e
n
to
La/R ~ 0
Atraso de enfileiramento (revisitado)
La/R -> 1
1-64
* Confira a applet Java applet para ver uma animação interativa de filas e perdas - link
https://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/queuing/queuing.html
Introduction
3 sondas
3 sondas
3 sondas
1-65
Atrasos e rotas “reais” da Internet
❖ como são os atrasos e perdas “reais” da Internet? 
❖ programa traceroute : fornece medidas de 
atraso da origem até todos os roteadores no 
caminho fim a fim até o destino. Para todo i:
▪ envia três pacotes que irão atingir cada roteador i no 
caminho até o destino.
▪ roteador i retornará pacotes para o remetente.
▪ remetente mede o intervalo entre a transmissão e a 
resposta.
Introduction
Atrasos e rotas “reais” da Internet
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
3 medidas de atraso de gaia.cs.umass.edu 
para cs-gw.cs.umass.edu 
* significa sem resposta (sonda perdida, roteador não respondeu)
enlace
trans-oceânico
1-66
* Faça alguns traceroutes a partir de países exóticos em www.traceroute.org
Introduction 1-67
Introduction 1-68
Introduction 1-69
Introduction 1-70
Introduction 1-71
Introduction
Perda de pacote
❖ fila (ou buffer) antes do enlace tem capacidade finita
❖ pacote chegando à fila cheia descartado (ou perdido)
❖ pacote perdido pode ser retransmitido pelo nó 
anterior, pela origem ou não ser retransmitido
1-72* Confira a applet Java applet para ver uma animação interativa de filas e perdas - link
A
B
pacote sendo transmitido
pacote chegando no
buffer cheio é perdido
buffer 
(área de espera)
https://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/queuing/queuing.html
Introduction
Vazão
❖ vazão: taxa (bits/unidade de tempo) na qual os 
bits são transmitidos entre emissor/receptor
▪ instantânea: taxa em um dado instante no tempo
▪ média: taxa em um período de tempo maior
server, with
file of F bits 
to send to client
link capacity
Rs bits/sec
link capacity
Rc bits/sec
servidor envia bits 
(fluído) no cano
cano que pode levar
fluído na taxa
Rs bits/seg
Cano que pode levar
Fluído na taxa
Rc bits/seg
1-73
Introduction
Vazão (mais)
❖ Rs < Rc Qual é a vazão fim a fim média?
Rs bits/sec Rc bits/sec
❖ Rs > Rc Qual é a vazão fim a fim média?
enlace em caminho fim a fim que restringe a vazão fim a fim
enlace de gargalo
Rs bits/sec Rc bits/sec
1-74
Introduction
Vazão: Cenário da Internet
10 conexões compartilham (de 
maneira justa) enlace de gargalo do 
backbone a R bits/seg
Rs
Rs
Rs
Rc
Rc
Rc
R
❖ vazão fim a fim por 
conexão: 
min(Rc,Rs,R/10)
❖ na prática: Rc ou Rs é 
frequentemente o 
gargalo
1-75
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda, vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-76
Introduction
“Camadas” de procolos
Rede são complexas
com muitos “pedaços”:
▪ hospedeiros
▪ roteadores
▪ enlaces de vários 
meios
▪ aplicações
▪ protocolos
▪ hardware, 
software
Questão:
existe alguma esperança 
de organizar a estrutura 
de rede?
…. ou pelo menos nossa 
discussão sobre redes?
1-77
Introduction
Organização de viagem aérea
❖ uma série de passos
passagem (comprar)
bagagem(despachar)
portões (embarcar)
pista (decolagem)
aeronave em rota
passagem (reclamar)
bagagem (retirar)
portões (desembarque)
pista (pouso)
aeronave em rota
aeronave em rota
1-78
Introduction
Dispondo em camadas as funcionalidades da viagem
camada: cada camada implementa um serviço
▪ por meio de suas próprias ações da camada 
interna
▪ contando com serviços fornecidos pela 
camada abaixo
1-79
passagem (comprar)
bagagem (verificar)
portões (embarcar)
pista (decolar)
rota da aeronave
aeroporto
de partida
aeroporto
de chegada
centros de controle de tráfego
aéreo intermediários
rota da aeronave rota da aeronave
passagem (reclamar)
bagagem (retirar)
portões (desembarcar)
pista (pousar)
rota da aeronave
passagem
bagagem
portão
decolagem/pouso
rota da aeronave
Introduction
Por que usar camadas?
lidando com sistemas complexos:
❖ estrutura explícita permite identificação e relação 
entre partes complexas do sistema
▪ modelo de referência em camadas para discussão
❖ modularização facilita a manutenção e atualização 
do sistema
▪ mudança na implementação de um serviço da camada é 
transparente para o restante do sistema
▪ ex.: mudança no procedimento de embarque não afeta 
o restante do sistema
❖ uso de camadas considerado prejudicial?
▪ duplicação de serviços, informações necessárias 
disponíveis apenas em outra camada
1-80
Introduction
Pilha de protocolos da Internet
❖ aplicação: suporte a aplicações de 
rede
▪ FTP, SMTP, HTTP
❖ transporte: transferência de dados 
processo a processo
▪ TCP, UDP
❖ rede: roteamento de datagramas
de origem a destino
▪ IP, protocolos de roteamento
❖ enlace: transferência de dados 
entre elementos de rede vizinhos
▪ Ethernet, 802.11 (WiFi), PPP
❖ física: bits “no fio”
aplicação
transporte
rede
enlace
física
1-81
Introduction
Modelo de referência ISO/OSI
❖ apresentação: permite às 
aplicações interpretarem o 
significado dos dados, ex.: 
criptografia, compressão, 
convenções específicas de 
máquina
❖ sessão: sincronização, 
verificação, recuperação de 
troca de dados
❖ Na pilha de Internet “faltam” 
estas camadas!
▪ estes serviços, se necessários,
precisam ser implementados pela 
aplicação
▪ necessários?
aplicação
apresentação
sessão
transporte
rede
enlace
física
1-82
Introduction
origem
aplicação
transporte
rede
enlace
físca
HtHn M
segmento Ht
datagrama
destino
aplicação
transporte
rede
enlace
física
HtHnHl M
HtHn M
Ht M
M
rede
enlace
física
enlace
física
HtHnHl M
HtHn M
HtHn M
HtHnHl M
roteador
comutador
Encapsulamento
mensagem M
Ht M
Hn
quadro
1-83
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda, vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-84
Introduction
Segurança de Rede
❖ Campo de segurança de redes:
▪ como maus sujeitos podem atacar redes de 
computadores
▪ como podemos defender redes contra ataques
▪ como projetar arquiteturas que sejam imunes a 
ataques
❖ Internet não foi projetada originalmente com 
(muita) segurança em mente
▪ visão original: “um grupo de usuários mutualmente 
confiáveis conectados a uma rede transparente” ☺
▪ projetistas de protocolos de Internet brincam de 
“pega pega”
▪ considerações de segurança em todas as camadas!
1-85
Introduction
Maus sujeitos: colocam malware em hospedeiros via Internet
❖ malware pode chegar ao hospedeiro por:
▪ virus: infecção auto-replicante por receber/executar 
um objeto (ex.: anexo de e-mail)
▪ worm: infecção auto-replicante por passivamente 
receber um objeto que se executa por si próprio
❖ spyware malware pode gravar teclas pressionadas, 
web sites visitados, e enviar informações para um 
site de coleta
❖ hospedeiro infectado pode ser colocado em uma 
botnet, usada para spam e ataques DDoS
1-86
Introduction
alvo
Denial of Service (DoS): atacantes deixam os recursos 
(servidor, banda) indisponíveis para tráfego legítimo 
sobrecarregando os recursos com tráfego falso
1. selecionar alvo
2. invadir hospedeiros em 
torno da rede (veja 
botnet)
3. enviar pacotes para o alvo a 
partir de hospedeiros 
comprometidos
Maus sujeitos: atacam servidores, infraestrutura de rede
1-87
Introduction
Maus sujeitos podem farejar pacotes
“farejamento” (sniffing) de pacotes:
▪ meios de difusão (ethernet compartilhada, redes sem fio)
▪ interfaces de rede promíscuas leem/gravam todos os 
pacotes (ex.: incluindo senhas!) passando por elas
A
B
C
org:B dest:A carga útil
❖ software wireshark usado nos laboratórios do final do 
capítulo é um farejador de pacotes (grátis)
1-88
Introduction
Maus sujeitos podem falsificar endereços
IP spoofing: enviar pacote com endereço de origem 
falso
A
B
C
org:B dest:A carga útil
1-89
… muito mais sobre segurança no Capítulo 8
Introduction
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 pacotes, comutação de circuitos, 
estrutura de rede
1.4 Atraso, perda, vazão em redes
1.5 Camadas de protocolos, modelos de serviços
1.6 Redes sob ataque: segurança
1.7 História
1-90
Introduction
História da Internet
❖ 1961: Kleinrock - teoria do 
enfileiramento mostra 
eficácia da comutação de 
pacotes
❖ 1964: Baran - comutação 
de pacotes em redes 
militares
❖ 1967: ARPAnet concebida 
pela ARPA (Advanced 
Research Projects Agency)
❖ 1969: primeiro nó 
ARPAnet operacional
❖ 1972:
▪ Demonstração pública da 
ARPAnet
▪ NCP (Network Control 
Protocol) – primeiro protocolo 
hospedeiro-hospedeiro 
▪ Primeiro programa de e-mail
▪ ARPAnet tem 15 nós
1961-1972: Primeiros princípios da comutação 
de pacotes
1-91
Introduction
❖ 1970: rede por satélite 
ALOHAnet no Hawaii
❖ 1974: Cerf e Kahn - arquitetura 
para interconexão de redes
❖ 1976: Ethernet na Xerox PARC
❖ Final dos 70’s: arquiteturas 
proprietárias: DECnet, SNA, 
XNA
❖ Final dos 70’s: comutação de 
pacotes de tamanho fixo 
(precursor da ATM)
❖ 1979: ARPAnet tem 200 nós
Princípios de interconexão de 
redes de Cerf e Kahn:
▪ minimalismo, autonomia –
sem mudanças internas 
exigidas para interconexão 
de redes
▪ modelo de serviço pelo 
melhor esforço
▪ roteadores sem estado
▪ controle descentralizado
define arquitetura da Internet 
de hoje
1972-1980: Comunicação entre redes, redes novas e 
proprietárias
História da Internet
1-92
Introduction
❖ 1983: implantação do 
TCP/IP
❖ 1982: protocolo de e-mail 
SMTP definido
❖ 1983: DNS definido para 
tradução entre nome-
endereço IP
❖ 1985: protocolo FTP 
definido
❖ 1988: controle de 
congestionamento TCP
❖ novas redes nacionais: 
CSNET, BITNET, 
NSFNET, Minitel
❖ 100.000 hospedeiros 
conectados à 
confederação de redes
1980-1990: novos protocolos, uma ploliferação de 
redes
História da Internet
1-93
Introduction
❖ início dos 1990’s: ARPAnet
retirada de serviço
❖1991: NSF remove restrições 
para uso comercial da NSFnet
(aposentada em 1995)
❖ início dos 1990s: Web
▪ hipertexto [Bush 1945, 
Nelson 1960’s]
▪ HTML, HTTP: Berners-Lee
▪ 1994: Mosaic, depois 
Netscape
▪ final 1990’s: comercialização 
da Web
final dos 1990’s – 2000’s:
❖ mais aplicações matadoras: 
mensagens instantâneas, 
compartilhamento de 
arquivos P2P
❖ segurança de rede ao 
primeiro plano
❖ est. 50 milhões de 
hospedeiros, mais de 100 
milhões de usuários
❖ enlaces de backbone
rodando em Gbps
1990, 2000’s: comercialização, a Web, novas aplicações
História da Internet
1-94
Introduction
2005-presente
❖ 5 bilhões de hospedeiros na Internet (2016)
▪ Smartphones e tablets
❖ Implantação agressiva do acesso de banda larga
❖ Aumento da ubiquidade do acesso sem fio de alta 
velocidade
❖ Emergência das redes sociais online: 
▪ Facebook: 2,7 bilhões de usuários (junho de 2020)
❖ Provedoresde serviços (Google, Microsoft) criam suas 
próprias redes
▪ Contornam a Internet, fornecendo acesso 
“instantâneo” à busca, email, etc.
❖ Comércio eletrônico, universidades, empresas 
executando seus serviços em “nuvem” (ex.: Amazon
EC2)
História da Internet
1-95
Introduction
Introdução: resumo
cobrimos muito material!
❖ visão geral da Internet
❖ o que é protocolo?
❖ borda da rede, núcleo, rede de 
acesso
▪ comutação de pacote 
versus comutação de 
circuitos
▪ estrutura da Internet
❖ desempenho: perda, atraso, 
vazão
❖ camadas, modelos de serviço
❖ segurança
❖ história
agora você tem:
❖ contexto, visão geral, 
❖ mais detalhes e 
aprofundamento a seguir!
1-96
Introduction 1-97
Chapter 1
Additional Slides
Transporte (TCP/UDP)
Rede (IP)
Enlace (Ethernet)
Física
aplicações
(navegador www, 
cliente de e-mail)
aplicação
SO
captura de
pacotes
(pcap)
analizador
de pacotes
cópia de 
todos os
quadros
Ethernet 
enviados / 
recebidos
Leitura Recomendada e Complementar
 Leitura Recomendada
 KUROSE, James F. e ROSS, Keith W. Computer 
Networking: A Top-Down Approach. 7ª Edição. Pearson, 
2016.
 Capítulo 1 – Computer Networks and the Internet.
 TANENBAUM, Andrew S. e WETHERALL, David. Redes de 
Computadores. 5ª Edição. São Paulo: Pearson Prentice 
Hall, 2011.
 Capítulo 1 – Introdução.
 Leitura Complementar
 FOUROUZAN, Behrouz A. e FIROUZ, Mosharraf. Redes de 
Computadores: uma abordagem top-down. Porto Alegre: 
AMGH, 2013.
 Capítulo 1 – Introdução.
 TORRES, Gabriel. Redes de Computadores: Curso 
Completo. Axcel Books, 2001.
 Capítulos 1 e 2.
 COMER, Douglas E. Interligação de Redes com TCP/IP. 
Volume 1: Princípios, protocolos e arquitetura. 6ª Edição. 
Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
 Capítulos 1 a 4.
99
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