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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
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
18/08/2019 10
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
18/08/2019 11
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
18/08/2019 12
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
18/08/2019 13
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
18/08/2019 14
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
18/08/2019 15
Comutação por Pacotes e Melhor Esforço
• Comutação por pacotes oferece robustez para sobrevivência a desastres
Caminhos alternativos
• Compartilhamento de banda
18/08/2019 16
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
18/08/2019 17
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
18/08/2019 18
Transparência
• A rede não modifica os dados transmitidos
18/08/2019 19
dados h1
dados h4
Transparência
• A rede não modifica os dados transmitidos Apenas erros de transmissão modificam pacotes
18/08/2019 20
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
18/08/2019 21
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
18/08/2019 22
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
18/08/2019 23
Entrega Imediata
• Pacotes são entregues imediatamente segundo a disciplina de melhor esforço
• Não há armazenamento persistente no interior da rede
• Não existem conexões intermitentes
18/08/2019 24
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
18/08/2019 25
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
18/08/2019 26
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
18/08/2019 27
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
18/08/2019 28
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
18/08/2019 29
Controle Distribuído
• Algoritmos distribuídos ⇒maior robustez Ausência de ponto único de falha
18/08/2019 30
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
18/08/2019 31
Cálculo Global do Roteamento
• Endereçamento global possibilita rotas sem laços obtidas a partir do endereço de destino
18/08/2019 32
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
18/08/2019 33
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)
18/08/2019 34
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
18/08/2019 35
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
18/08/2019 36
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”
18/08/2019 38
• 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
18/08/2019 43
• 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
18/08/2019 45
• 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
18/08/2019 46