Curso Técnico Integrado ao Ensino Médio de Telecomunicações:Redes de Computadores:Diário de Bordo

A disciplina está baseada na metodologia baseada em projetos. Há, desde o início dos trabalhos, regras claras e objetivos a serem alcançados, tal qual um jogo. Para fins didáticos, os projetos serão desenvolvidos de forma acumulativa, onde serão realizadas avaliações em sala ou laboratório baseadas nas atividades desenvolvidas.

<graphviz> digraph Redes { "Redes de Telecomunicações" [shape=Mrecord] "Redes Comutadas" [shape=Mrecord] "Difusão" [shape=Mrecord] "Comutação de Pacotes" [shape=Mrecord] "Comutação de Circuitos" [shape=Mrecord] "Telefonia" [shape=Mrecord] "Datagrama" [shape=Mrecord] "Internet" [shape=Mrecord] "Circuito Virtual" [shape=Mrecord] "Convergência" [shape=circle]

"Redes de Telecomunicações" -> "Redes Comutadas" "Redes de Telecomunicações" -> "Difusão" "Redes Comutadas" -> "Comutação de Circuitos" "Redes Comutadas" -> "Comutação de Pacotes" "Comutação de Circuitos" -> "Telefonia" "Comutação de Pacotes" -> "Datagrama" "Comutação de Pacotes" -> "Circuito Virtual" "Datagrama" -> "Internet" "Internet" -> "Convergência" "Circuito Virtual" -> "Convergência" "Telefonia" -> "Convergência" "Difusão" -> "Convergência" } </graphviz>

Camadas Superiores

• Objetivo: entender os conceitos básicos de redes de computadores e aplicações cliente-servidor e P2P.
• Produto final: construção de site integrado a ferramentas de comunicação por voz (em tempo real), com destaque aos protocolos DNS, HTTP, SIP e RTP/RTCP.
• Duração: 7 semanas.

Semana 1

• História das redes de computadores.
• Vocabulário das redes de computadores.
• Leitura: páginas 5 a 20 no material básico.

Semanas seguintes

• Assuntos: HTML, HTTP, DNS, SIP, RTP/RCTP
• Leitura: páginas 21 a 30 no material básico.

Camadas Médias

• Objetivo: entender os mecanismos de chaveamento, encaminhamento e transporte dos dados através das redes de computadores baseadas em comutação de pacotes.
• Produto final: apresentação explicando os conceitos aprendidos.
• Duração: 7 semanas.
• Leitura: páginas 33 a 53 no material básico.

Semana 1

Em sala tivemos uma apresentação geral da Camada de Transporte: funções e protocolos comuns (UDP e TCP).

Em laboratório realizamos experimentos com o netcat para transmissão de um mesmo conjunto de dados utilizando os protocolos UDP e TCP. No caso do projeto da disciplina, o protocolo UDP é usado com os protocolos DNS, SIP e RTP/RTcP; o TCP, por sua vez, com o HTTP.

Semana 2

Em sala avançamos com o mecanismo de transmissão garantida do TCP, em especial estabelecimento de conexão, reconhecimento de segmento e encerramento de conexão. Além disso, houve uma revisão sobre portas e multiplexação.

Em laboratório, na primeira aula, falamos sobre confirmação em lote ou bloco, janela deslizante e controle de fluxo - em termos gerais de funcionalidade. Para auxililar, utilizamos o comando wget para descarregar arquivos da Internet, começando com um download e avançando para vários, a fim de demonstrar o comportamento de uso da banda. Na segunda aula, fizemos uma atividade prática envolvendo os conceitos fundamentais da Camada. A proposta foi a seguinte:

1. Montar o cenário apresentado na Camada anterior.
2. Iniciar a captura dos pacotes na rede.
3. Realizar as operações de usuário:
   1. Acesso à agenda Web através de um navegador.
   2. Disparar uma ligação para um destino com URI sip:.
   3. Conversar por alguns segundos.
   4. Encerrar a ligação.
4. Em seguida, analisar o tráfego capturado:
   1. Para cada máquina/IP envolvido no cenário, informar todas as portas e protocolos respectivos utilizados.
   2. Discriminar, no TCP, todos os segmentos utilizados para estabelecimento e encerramento de conexão para a página HTML e da primeira figura mencionada no código.
   3. Contabilizar quantos segmentos foram utilizados para a transmissão da página HTML - excluindo aqueles utilizados para estabelecimento e encerramento; ou seja, da requisição (GET) até a entrega (200 OK).
   4. Informar o tempo, em milissegundos ou segundos, necessário para a transmissão da página Web, com figuras, e para a transmissão completa (do DNS ao SIP).

Foram entregues, ao final, o arquivo da captura, em formato PCAP (tradução), e um formulário preenchido com os valores pedidos no item 4.

Semana 3

• Em laboratório, vistas as ferramentas de alcance ping e traceroute, configuração de interface de rede.

Semana4

• Endereços IP são identidades de hosts na Internet
• Transmissão de datagramas IP de um host origem a um host destino implica descoberta e uso de caminhos dentro da rede.
  • Encaminhamento IP: como um datagrama IP segue um caminho desde uma origem até um destino ?
  • Roteamento IP: como são descobertos caminhos dentro da rede ? Esses caminhos são denominados rotas.

Exemplo de rotas em uma pequena rede

A descoberta e manutenção de rotas seria difícil, ou mesmo proibitiva,se cada host precisar conhecer a rota para cada outro host da Internet. Neste caso, se existirem N hosts, a quantidade de rotas que cada um deles deveria aprender e conhecer seria:

$Rotas=N\cdot {\frac {N-1}{2}}$

De acordo com o site Internet Grow Chart, a quantidade de hosts estimada na Internet a cada ano pode ser vista no gráfico abaixo:

Para ter uma ideia do problema, estime a quantidade de rotas que cada host deveria conhecer para cada ano indicado no gráfico. Os números são absurdos, não ? Isso indica que deve ter uma forma mais inteligente de descobrir e manter rotas numa rede do tamanho da Internet.

Endereços IP

Para tratar o problema da quantidade de rotas em uma grande rede, o endereçamento IP possibilita o agrupamento de endereços. Assim, podem-se definir rotas para conjuntos de hosts, e reduz-se a quantidade de rotas necessárias de serem conhecidas. No entanto, para que isso funcione a contento existem regras claras de como esse agrupamento pode ser realizado. O princípio de agrupamento adotado usa a hierarquização dos endereços.

• Endereços são agrupados em subredes IP.
• Uma subrede é definida por um prefixo de rede e uma máscara de rede.
• A combinação de prefixo e máscara determinam que endereços IP fazem parte da subrede.

Para começarmos a estudar como funciona endereçamento IP, vamos começar com um pequeno simulador chamado IpKit. Esse simulador roda direto no navegador. Com ele podem-se criar redes como mostrado abaixo, e simular o envio de datagramas IP de um host a outro.

Em aula foi feito o seguinte exercício:

... em que todos os hosts deveriam poder se comunicar.

Semana 5

Como visto na semana anterior, o endereçamento IP explora profundamente a hierarquização de endereços: faixas de endereços formam subredes, e subredes podem ser agrupadas em subredes maiores. Quer dizer, se a faixa de endereços de uma subrede A estiver contida na faixa de endereços de uma subrede C, então a subrede C contém a subrede A.

	Prefixo/máscara	Endereço inicial	Endereço final
Subrede A	200.135.37.0/26	200.135.37.0	200.135.37.63
Subrede B	200.135.37.64/26	200.135.37.64	200.135.37.127
Subrede C	200.135.37.0/25	200.135.37.0	200.135.37.127
Subrede D	200.135.37.0/24	200.135.37.0	200.135.37.255

Na tabela acima, a faixa de endereços da subrede A está totalmente contida na subrede C, e portanto a subrede C contém a subrede A. Da mesma forma, a subrede C contém a subrede B. Por fim, a subrede D contém a subrede C, e por consequência contém também as subredes A e B. Essas relações entre as subredes estão resumidas abaixo:

Se:

Subrede A $\subseteq$ Subrede C

Subrede B $\subseteq$ Subrede C

$\therefore {\text{ Subrede C}}\subseteq {\text{Subrede D}}\implies {\begin{cases}{\text{Subrede A}}\subseteq {\text{Subrede D}}&\\{\text{Subrede B}}\subseteq {\text{Subrede D}}&\end{cases}}$

Camadas Inferiores

• Objetivo: conhecer as tecnologias de acesso multiponto e ponto-a-ponto.
• Produto final: desenvolvimento de projeto prático (diagrama abaixo).
• Duração: 7 semanas.

<graphviz> graph Projeto { Web [shape=Mrecord,label="Servidor Web"] DSLAM [shape=circle,label="DSLAM"]

subgraph clusterEquipe1 { label="Equipe 1" Modem1 [shape=record,label="Modem"] Roteador1 [shape=record,label="Roteador"] Switch1 [shape=record,label="Switch"] AP1 [shape=record,label="AP"] Notebook1 [shape=Mrecord,label="Notebook"] PC1 [shape=Mrecord,label="PC"]

Modem1 -- Roteador1 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Roteador1 -- Switch1 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch1 -- PC1 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch1 -- AP1 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] AP1 -- Notebook1 [color=darkgreen,fontcolor=darkgreen,label="802.11"] }

subgraph clusterEquipe2 { label="Equipe 2" Modem2 [shape=record,label="Modem"] Roteador2 [shape=record,label="Roteador"] Switch2 [shape=record,label="Switch"] AP2 [shape=record,label="AP"] Notebook2 [shape=Mrecord,label="Notebook"] PC2 [shape=Mrecord,label="PC"]

Modem2 -- Roteador2 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Roteador2 -- Switch2 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch2 -- PC2 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch2 -- AP2 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] AP2 -- Notebook2 [color=darkgreen,fontcolor=darkgreen,label="802.11"] }

subgraph clusterEquipe3 { label="Equipe 3" Modem3 [shape=record,label="Modem"] Roteador3 [shape=record,label="Roteador"] Switch3 [shape=record,label="Switch"] AP3 [shape=record,label="AP"] Notebook3 [shape=Mrecord,label="Notebook"] PC3 [shape=Mrecord,label="PC"]

Modem3 -- Roteador3 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Roteador3 -- Switch3 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch3 -- PC3 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch3 -- AP3 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] AP3 -- Notebook3 [color=darkgreen,fontcolor=darkgreen,label="802.11"] }

subgraph clusterEquipe4 { label="Equipe 4" Modem4 [shape=record,label="Modem"] Roteador4 [shape=record,label="Roteador"] Switch4 [shape=record,label="Switch"] AP4 [shape=record,label="AP"] Notebook4 [shape=Mrecord,label="Notebook"] PC4 [shape=Mrecord,label="PC"]

Modem4 -- Roteador4 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Roteador4 -- Switch4 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch4 -- PC4 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] Switch4 -- AP4 [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] AP4 -- Notebook4 [color=darkgreen,fontcolor=darkgreen,label="802.11"] }

Web -- DSLAM [color=blue,fontcolor=blue,label="Ethernet"] DSLAM -- Modem1 [color=red,fontcolor=red,label="PPP"] DSLAM -- Modem2 [color=red,fontcolor=red,label="PPP"] DSLAM -- Modem3 [color=red,fontcolor=red,label="PPP"] DSLAM -- Modem4 [color=red,fontcolor=red,label="PPP"] } </graphviz>