1. Técnico de Manutenção e Suporte em Informática
Fundamentos de Redes de Computadores
Unidade 1– Redes de Computadores e a Internet
Prof. Leandro Cavalcanti de Almeida
leandro.almeida@ifpb.edu.br
@leandrocalmeida
Esta apresentação é uma adaptação do material disponibilizado por James F. Kurose e Keith W. Ross

2. Livro Texto

3. O que é a
Internet?

4. Componentes de
hardware e
software
Oferece serviços
para aplicações
distribuídas

5. Componentes
Sistemas finais, servidores, telefones, ISPs,
roteadores, fibra óptica, satélite,
comutadores, rotas,aplicações, links,
pacotes,...

6. Componentes
Web-enabled toaster +
weather forecaster
IP picture frame
http://www.ceiva.com/
World’s smallest web server Internet phones
http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

7. Serviços para aplicações
ditribuídas

8. Serviço de Aplicações
Distribuídas

9. Modelo Cliente-Servidor
Requisição
HTTP
SERVIDOR Resposta
CLIENTE

10. Protocolo

11. Protocolo
“Um protocolo define o formato e a
ordem das mensagens trocadas entre
duas ou mais entidades comunicantes,
bem como as ações realizadas na
transmissão e/ou no recebimento de
uma mensagem ou outro evento”
James F. Kurose and Keith W. Ross

12. Sol
ic it a
ção
Oi d e co
nex
ão T
CP
TCP
onexão
Oi sta de c
Respo
GET
Q ue www
hora .site
s sã . c om
o, po / in d e
r favo x.htm
r? l
l>
2h00 <in dex
. ht m
Tempo Tempo Tempo Tempo

13. Periferia da
Internet - Borda

14. Periferia da
Internet - Borda
- Sistemas finais:
- Executam aplicações: peer-peer
web, email,...
- Programas cliente/servidor:
requisições de clientes,...
client/server
- P2P
- Skype, BitTorrent

15. Periferia da
Internet - Borda
Redes de Acesso
- Dial up
peer-peer
- DSL
- Cabo
- FTTH client/server
- Ethernet
- Wifi
- ...

16. Computador Dial-up (Discado)
Residencial
Rede Telefônica
Modem
do ISP
Modem
Discado residencial
Características Internet
- Linha telefônica analógica
- O modem converte o sinal analógico
em digital e vice-versa
- Taxa máxima de 56 kbps
- Acesso bloqueia a linha telefônica

17. DSL – Digital Subscriber Line
Internet
Telefone Residencial
DSLAM
Modem DSL
Características Rede Telefônica
- Linha digital
- Possui um multiplexador digital de
acesso (DSLAM)
- Velocidades de até 55 Mpbs
Computador - Acesso não bloqueia a linha
Residencial telefônica

18. Cabo
Características
- Cabos coaxiais
- Utiliza a infraestrutura de
televisão a cabo
- Utiliza o modem a cabo
- Canal é compartilhado
- Assimétrico
cable headend
home
cable distribution
network (simplified)

19. FTTH – Fiber To The Home
Características
Fibra - Fibra em casa
ONT -Redes óticas ativas
- Redes óticas passivas
- Internet, TV e telefone
ONT - Altas velocidades
Rede do ISP
Distribuidor OLT
ONT ótico
Internet
ONT = Terminal de Rede ótica
OLT = Terminal de Linha ótica

20. Ethernet
Características
ISP
- Redes locais conectam os
sistemas finais ao roteador
da periferia
- Comutador ethernet
- Altas velocidades

21. Wifi
Internet
Características
- Padrão IEEE 802.11
- Versões a, b, n, g,...
- Canal compartilhado
- Problemas com segurança
- Alguns metros de alcance

22. Meios Físcos
Guiados
Não Guiados

23. Núcleo da Internet - Core

24. Núcleo da Internet - Core
Questão fundamental...
Como os dados são
transferidos na
Internet?
Comutação de Circuitos
X
Comutação de Pacotes

25. Núcleo da Internet - Core
Comutação de Circuitos
●
Recursos(buffer, taxa de transmissão,
enlaces,...) pré-alocados
●
Mantém o circuito ocupado até o fim da
comunicação
●
Utiliza multiplexação por divisão de
frequência(FDM) ou por tempo(TDM)
●
FDM: o enlace reserva uma banda de
frequência para cada conexão
●
TDM: o tempo é dividido em quadros de
duração fixa, e cada quadro é dividido em
números de compartimentos(slots)

26. Núcleo da Internet - Core
Example:
FDM
4 users
frequency
time
TDM
frequency
time
Comutação de Circuitos

27. Núcleo da Internet - Core
Pergunta
Quanto tempo leva para enviar um arquivo de
640.000 bits do host A para o host B através
de uma rede de comutação de circuitos?
- Todos os links são 1,536 Mbps
- Cada link utiliza TDM com 24 slots por segundo
- 500 ms para estabelecer de ponta a ponta de circuito
Comutação de Circuitos

28. Núcleo da Internet - Core
Resposta.:
- Tx = (1,536 Mbps)/24 = 64kbps, ou seja, cada
circuito possui uma taxa de transmissão de 64kbps.
- T= 640 kbps/64 kbps = 10s, ou seja, o tempo para
transmitir um arquivo de 640.000 bps em um link
de 64 kpbs é de 10 segundos.
Comutação de Circuitos

29. Núcleo da Internet - Core
Comutação de Pacotes
100 Mb/s C
A Ethernet statistical multiplexing
●
Recursos alocados
em tempo de B
1.5 Mb/s
execução, por demanda queue of packets
●
Cada pacote pode seguir waiting for output
link
caminhos independentes
●
Surgimento de filas e atrasos D E
●
Utilização de buffers em
comutadores
●
Método mais inteligente

30. Núcleo da Internet - Core
Calculando o atraso de fila nos comutadores...
Suponha que existe Q enlaces entre dois sistemas
finais, cada um com uma taxa de Rbps. Você
precisa enviar um pacote de L bits de um sistema
A para outro B.
1º enlace: A = L/R
próximos enlaces: deve ser armazenado e
reenviado Q – 1 vezes, logo... Q*L/R
Comutação de Pacotes

31. Estrutura
da Internet

32. Estrutura da Internet
ISP de nível 1
- Grupo relativamente pequeno
- Cobertura internacional
- Velocidades altíssimas – Gbps
- AT&T, Verizon,...
Interconexão
entre
ISP nível1
provedores
de nivel 1
ISP nível 1 ISP nível 1

33. Estrutura da Internet
ISP de nível 2
- ISPs menores
- Cobertura regional
- Se conectam a um ou mais ISPs de nível 1
ISPs de nível
ISP nível 2 paga ISP nível 2 2 também
ISP nível 2 olham
ao IPS nível 1
para se ISP nível 1 privadamente
conectar ao uns com os
restante da outros
Internet
ISP nível 2 é ISP nível 1 ISP nível 1 ISP nível 2
cliente do
provedor nível ISP nível 2 ISP nível 2
1

34. Estrutura da Internet
ISP de nível 3
- ISPs locais
- Redes de acesso
- Mais próxima dos sistemas finais
local
ISP local local
ISP local
nível 3 ISP
ISPs locais de ISP ISP
ISP nível 2 ISP nível 2
nível 3 são
ISP nível 1
clientes de
ISPs de
camada mais
alta, ISP nível 1 ISP nível 1
ISP nível 2
conectando- local
se ao ISP nível 2 ISP nível 2
local local local ISP
restante da
ISP ISP ISP
Internet

35. Estrutura da Internet
Um pacote passa por muitas redes na Internet
local
ISP Tier 3 local
local local
ISP ISP
ISP ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP
local
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
ISP
local local local
ISP ISP ISP

36. Atrasos
- Processamento
Nodal
- Fila
- Transmissão
- Propagação

37. Atrasos
Processamento nodal
A
B
Atraso de Processamento
- Tempo para analisar o cabeçalho do pacote
- Determinar para onde direcioná-lo
- Verfificação e controle de erros em bits

38. Atrasos
Processamento nodal
A
B
Fila
Atraso de Fila
- Tempo esperando no buffer de saída
- Depende do tamanho da fila
- Função da intensidade e da natureza
do tráfego

39. Atrasos
Processamento nodal
A
B
Fila Transmissão
Atraso de Transmissão
- Tempo requerido para “empurrar” todos os
bits do pacote para o enlace
- O pacote só entra no atraso de transmissão
depois que sair do atraso da fila
- É L/R, onde L, tamanho do pacote, e
R velocidade do enlace

40. Atrasos
Processamento nodal
A
Propagação
B
Fila Transmissão
Atraso de Propagação
- Tempo que o pacote leva de um roteador até
o outro
- O pacote se propaga na velocidade de propagação
do enlace
- É d/s, onde d é a distância e s é a velocidade de
propagação

41. Atrasos
Processamento nodal
A
Propagação
B
Fila Transmissão
dnodal = dproc + dfila + d trans + dprop

42. Atraso fim a fim
dfaf = N(dproc + dtrans + dproc)
Onde,
N -> nº de roteadores,
dtrans=L/R -> L é o tamanho do pacote e R é a taxa de transmissão

43. Vazão está
ligado com a
taxa de
transferência

44. Vazão nas Redes
É a taxa (em bits/s) em que os bits são transferidos entre
um emissor e receptor
Vazão Média = F/T, onde F é p tamanho do
arquivo e T é o tempo
Rs Rc
Ex.:
Rs = Taxa do enlace servidor/roteador
Rc = Taxa do enlace roteador/cliente
Se Rs < Rc, então a vazão = Rs
Se Rs > Rc, então a vazão = Rc

45. Logo, a vazão é
min{Rs,Rc} = Taxa do
enlace de gargalo

46. Arquitetura em
camadas

47. Viagem de avião
ticket (purchase) ticket (complain) ticket
baggage (check) baggage (claim baggage
gates (load) gates (unload) gate
runway (takeoff) runway (land) takeoff/landing
airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing
departure intermediate air-traffic arrival
airport control centers airport

48. Modelo de camadas na
Internet
Aplicação Aplicação
Transporte Transporte
Rede Rede
Enlace Enlace
Fisíca Fisíca

49. Camada de
Aplicação
- Transfere mensagens
das aplicações de rede
- FTP, SMTP, HTTP,...

50. Camada de
Transporte
Transferência de
segmentos fim a fim
- TCP, UDP

51. Camada de
Rede
- Roteamento de
datagramas entre
origem e destino

52. Camada de
Enlace
Transferência de
quadros entre
elementos vizinhos da
rede
- PPP, Ethernet

53. Camada
Física
Transferência de bits de
um elemento para
outro

54. Encapsulamento