introdução à internetdianne/ug-redes1/aula_1.pdf · ̶interconexão de diferentes tecnologias de...

Introdução à InternetProfª. Dianne Scherly Varela de Medeiros

2018.1

Breve História

218/08/2019

1957

Sputnik I

1958

ARPA

1964

ARPAnet

1969

ARPAnetoperacional

Advanced Research Projects Agency (ARPA): Sistema de defesa antimísseis – detecção de testes de bomba nuclear

ARPAnet: embrião da Internet (Licklider, Leonard Kleinrock, Paul Baran e Lawrence Roberts) – compartilhamento de recursos computacionais

• Topologia distribuída• Comutação por pacotes• Caminhos redundantes

• Disponibilidade

Breve História

318/08/2019

1957

Sputnik I

1958

ARPA

1964

ARPAnet

1969

ARPAnetoperacional

1970

ALOHAnet

1972

ARPAnetpublic demo

Breve História

418/08/2019

1972

Email

1974

TCP/IP

TCP/IP: proposto por Vinton Cerf (UCLA) e Robert Kahn (ARPA)

1976

Ethernet

• Minimalismo e autonomia• Melhor esforço• Sem estados• Controle descentralizado

1979

ARPAnet200 nós

1982 1983

Implantação TCP/IPDNS

Separação ARPAnet

SMTP

Ethernet: XEROX

IMPs

Breve História

618/08/2019

1985

FTP

1988

TCP/IP controle de congestionamento

National Science Foundation Network (NSFnet): rede de educação e pesquisa

Web: Tim Berners-Lee

1990

NSFnetWeb(HTML, HTTP, Hypertext)

Comercialização da Internet

1991

Acesso discado

1993 1994

Netscape

Mosaic

Breve História

718/08/2019

1995

Mensagem instantânea, P2P, segurança, mais usuários, backbone Gb/s...

... 2000

Milhões de terminais, acesso banda larga, ubiquidade de acesso sem fio, redes sociais,

provedores de serviço com redes próprias, e-commerce, e-learning, nuvem, virtualização,

redes veiculares, redes orientadas a conteúdo...

2005 ... 2018

Requisitos e Princípios da Internet

De que é feita a Internet?

• Milhões de dispositivos conectados Hosts (sistemas finais)

Executam aplicações de rede

• Enlaces de comunicação Fibra, cobre, rádio, satélite

Taxa de transmissão (largura de banda)

• Encaminhadores de pacotes Roteadores e switches

918/08/2019

wiredlinks

wirelesslinks

router

smartphone

PC

serverwirelesslaptop

Requisitos da Internet

• Conectividade Conexão das redes existentes

Qualquer estação pode enviar dados para qualquer outra

• Robustez Comunicação pode ser feita sempre que existir um caminho

entre a origem e o destino

• Heterogeneidade Interconexão de diferentes tecnologias de rede

Suporte a diferentes tipos de serviços e aplicações

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Requisitos da Internet

• Gerenciamento Gerenciamento distribuído dos recursos da rede

• Custo Boa relação custo-benefício

• Acessibilidade Conexão de novas estações deve ser fácil

• Responsabilização Identificação do responsável pelos recursos da Internet

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Modelo em Camadas

• As redes são complexas: “dividir para conquistar”

• Estruturas explícitas ajudam a identificar relações entre as partes de um sistema complexo

• Modularização facilita a manutenção e a atualização do sistema

Modificações no serviço de uma camada são transparentes para o resto do sistema

• Cada camada fornece um serviço para as camadas superiores e “esconde” como é a implementação desse serviço

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Comutação por Pacotes e Melhor Esforço

• Comutação por pacotes oferece robustez para sobrevivência a desastres

Caminhos alternativos

• Compartilhamento de banda

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Comutação por Pacotes e Melhor Esforço

• Melhor esforço permite nós simples e de baixo custo

Nós não possuem estado

Pacotes encaminhados independentemente uns dos outros

Sem reserva de recursos

Sem recuperação de erros

Sem garantia de serviço

Atraso depende do tamanho da fila nos nós

Sem garantia de entrega ao destino

Permite descarte de pacotes

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Transparência

• A rede não modifica os dados transmitidos

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dados h1

dados h4

Transparência

• A rede não modifica os dados transmitidos Apenas erros de transmissão modificam pacotes

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dados h1

data h4

Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Princípio Fim-a-Fim

• Princípio fundamental da Internet O núcleo da rede é enxuto

As bordas da rede são inteligentes (funções específicas de aplicação)

• Motivação Robustez da rede

• Ausência de estados no núcleo torna a rede mais robusta e adaptável

Conhecimento da aplicação nas extremidades• Funções podem ser implementadas de forma correta e

completa

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Entrega Imediata

• Pacotes são entregues imediatamente segundo a disciplina de melhor esforço

• Não há armazenamento persistente no interior da rede

• Não existem conexões intermitentes

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Heterogeneidade de Sub-Rede

• Premissa mínima para a camada de enlace Capacidade de transferir pacotes cuidando da sincronização

• Consequências Acomoda diferentes tecnologias com diferentes

• Atrasos

• Bandas

• Padrões de erro

• Tamanho de unidade de dados

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Endereçamento Global

• Cada máquina possui um endereço único na rede

• Espaço de endereçamento global

• Endereçamento hierárquico Aumenta a escalabilidade da busca

• Busca por prefixo (best prefix match)

• Indica localização da estação ⇒ sobrecarga semântica Problemas nas redes sem-fio

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Controle Distribuído

• Algoritmos distribuídos ⇒maior robustez Ausência de ponto único de falha

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Cálculo Global do Roteamento

• Endereçamento global possibilita rotas sem laços obtidas a partir do endereço de destino

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Divisão em Regiões

• Rede de redes

Coleção de Sistemas Autônomos independentes

• Roteamento

• Entre ASs

• Border Gateway Protocol (BGP)

• Dentro do AS

• Interior Gateway Protocol (IGP)

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Princípios da Internet

• Modelo em camadas

• Comutação de pacotes e melhor esforço

• Transparência

• Princípio fim-a-fim

• Entrega imediata

• Heterogeneidade de sub-rede

• Endereçamento global

• Controle distribuído

• Cálculo global do roteamento

• Divisão em regiões

• Dependência mínima

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Dependência Mínima

• Dependência de um conjunto mínimo de serviços Mesmo sem DNS a comunicação deve ser efetuada

• SE existe um caminhos entre duas estações E as estações conhecem o endereço uma da outraENTÃO a comunicação deve ser efetuada

• Ausência de protocolo de acesso se as estações estão diretamente conectadas

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Princípios da Internet

• Conectividade deve ser garantida

Crescimento exponencial da Internet

Diferentes provedores de serviço

Múltiplas tecnologias de redes

Múltiplos protocolos de camadas superiores e inferiores

• Ferramenta para fornecer conectividade é o protocolo IP

18/08/2019 37

Princípios da Internet

• Protocolo IP

Principal protocolo da Internet

Independente da tecnologia de camada inferior

Oferece plataforma única para diferentes aplicações e serviços

“Camada de cobertura”

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• Mais de 3 bilhões de usuários

Efeito do Crescimento Exponencial da Internet

18/08/2019 39

Source: Internet Live Stats (www.InternetLiveStats.com)Elaboration of data by International Telecommunication Union (ITU), World Bank, and United Nations Population Division.

• Mais de 3 bilhões de usuários

• Usuários não especializados

• Muitas aplicações com diferentes requisitos

Efeito do Crescimento Exponencial da Internet

18/08/2019 40

• Mais de 3 bilhões de usuários

• Usuários não especializados

• Muitas aplicações com diferentes requisitos

• Operadores e prestadores de serviço visam lucro

Configurar e resolver problemas

Implementar elementos intermediários

Implementar políticas

Efeito do Crescimento Exponencial da Internet

18/08/2019 41

• Mais de 3 bilhões de usuários

• Usuários não especializados

• Muitas aplicações com diferentes requisitos

• Operadores e prestadores de serviço visam lucro

• Aplicações orientadas a dados

Efeito do Crescimento Exponencial da Internet

18/08/2019 42

Orientada a usuário

• Usuários deseja contatar outro usuário

• Acesso terminal remoto• telnet

• Transferência de arquivos• FTP

• Correio eletrônico• SMTP

Modelo de Aplicações

• Usuário deseja acessar um serviço, onde quer que ele esteja

• P2P

• CDN

• Streaming

Orientada a dados

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• Mais de 3 bilhões de usuários

• Usuários não especializados

• Muitas aplicações com diferentes requisitos

• Operadores e prestadores de serviço visam lucro

• Aplicações orientadas a dados

• Redes de acesso banda larga, móveis e ubíquas

Efeito do Crescimento Exponencial da Internet

18/08/2019 44

• Mais de 3 bilhões de usuários

• Usuários não especializados

• Muitas aplicações com diferentes requisitos

• Operadores e prestadores de serviço visam lucro

• Aplicações orientadas a dados

• Redes de acesso banda larga, móveis e ubíquas

Efeito do Crescimento Exponencial da Internet

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• DNS

• CIDR

• IP Multicast

• Cache e Firewalls

• IPSec

• NAT

• IP Móvel

• DiffServ e IntServ

• ...

Material Utilizado

• Notas de aula do Prof. Miguel Elias Mitre Campista disponíveis em http://www.gta.ufrj.br/~miguel/redes.2014.3.html

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