RCO2-2012-1

Redes de Computadores II: Diário de Aula 2012-1

Professor: Marcelo Maia Sobral (msobral@gmail.com)
Lista de email (forum): rco2@googlegroups.com
Encontros: 5a feira/9:40, 6a feira/7:30
Atendimento paralelo: 4a de 13:30 às 16 h.

• Ementa

Bibliografia

• Livros sobre Redes de Computadores (por ordem de preferência):
  • FOROUZAN, Behrouz. Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a/4a edicão. Editora Bookman, 2004.
  • KUROSE, James F. e ROSS, Keith W. Redes de computadores e a Internet, Uma abordagem Top-Down. 5a edição. Editora Addison Wesley SP, 2010.
  • STALLINGS, W. Redes e sistemas de comunicação de dados. Editora Elsevier RJ, 2005.
  • TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores, tradução da quarta edição. Editora Campus RJ, 2003
  • GALLO, Michael A. E HANCOCK Wiliam M. Comunicação entre computadores e tecnologia de rede. Ed. Pioneira Thomson Learning SP, 2003.
  • COMMER, Douglas E. Redes de Computadores e Internet – 2a edição. Editora Bookman, Porto Alegre, 2001

• Antiga página da disciplina (2009-1 e 2009-2)
• Links para outros materiais, normas, artigos, e apostilas do prof. Jorge Casagrande
• Programação com sockets:
  • Uma introdução na Wikipedia (inglês)
  • Um Guia básico (português)
  • Livro Unix Network Programming, 2nd edition, de Richard Stevens (há na biblioteca)

Curiosidades

• Telex: um serviço já extinto (?!)
• História da Internet-BR (dissertação de Mestrado)
• O Ciberespaço e as Redes de Computadores na Construção de Novo Conhecimento
• Uma história das Redes de Computadores
• Uso do HDLC em missões espaciais (artigo da Nasa)
• MetroEthernet Forum
• Metro Ethernet - A Technical Overview

Listas de exercícios

• 1a lista de exercícios

Softwares

• Tutorial para instalação do Omnet++ 4.0p1

01/03: Apresentação

Apresentação da disciplina: conteúdo, bibliografia e avaliação, laboratório.

• Palestra sobre Redes apresentada em 2010-1
• Introdução: escopo da disciplina

• Capítulo 13 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores", de Berhouz Forouzan
• Capítulo 5 do livro "Redes de Computadores e a Internet", de James Kurose.
• Capítulo 4 do livro "Redes de Computadores", de Andrew Tanenbaum

Apresentação da disciplina: conteúdo, bibliografia e avaliação, laboratório.

Lembrando Redes de Computadores da 3a fase ...

Em RCO1 foi estudado o assunto Arquitetura de Redes com ênfase na Internet. A figura abaixo resume a arquitetura em camadas usada para representar o funcionamento de sistemas em uma rede de computadores. Cada camada representa uma certa funcionalidade necessária para a comunicação, e apresenta um ou mais protocolos que participam dessa tarefa.

O foco da disciplina RCO2 é a infra-estrutura de rede, representada pelas camadas Internet e Acesso a rede no modelo TCP/IP (ou camadas Rede e inferiores no modelo OSI). Ela diz respeito ao conjunto de equipamentos, links, protocolos e tecnologias empregados para construir uma rede de computadores. Essa rede pode ser assim usada para que sistemas finais consigam se comunicar, tais como computadores de usuários, servidores, smartphones, e quaisquer outros dispositivos que produzam ou consumam dados. Desta forma, em IER estudaremos como escolher tecnologias, selecionar e configurar equipamentos, e interligá-los para construir redes de computadores.

Nosso ponto de partida serão pequenas redes compostas por uma ou mais redes locais (LANs) que se interligam, incluindo conexão para a Internet. Em cada rede investigaremos seu funcionamento, incluindo as configurações da subrede IP e os equipamentos usados.

Figura 1: uma pequena rede local (LAN) com conexão para Internet

Figura 2: duas redes locais (LAN) interligadas por um enlace de longa distância (WAN)

Conceitos necessários para realizar os exercícios:

• Endereços IP e máscaras de rede
• Rotas estáticas
• Interfaces de rede

Ferramentas de apoio ao estudo

Uma limitação que temos está na pouca quantidade de equipamentos para as atividades em laboratório. Para atenuar esse problema, podem-se usar softwares que simulem redes. Existe um software desses em particular, chamado Netkit, que possibilita criar redes virtuais. Essas nada mais são que máquinas virtuais interligadas com switches e links seriais virtuais (isso é, tudo feito por software mas funciona como se fosse de verdade). Com ele se podem criar redes compostas por máquinas virtuais Linux, que são conectadas por links ethernet e PPP. Todos os cenários que usaremos em nosso estudo (com exceção das configurações de modems), poderiam ser reproduzidos com esse software. Existe um guia de instalação e uso publicado na wiki:

• Netkit

Esse guia contém uma coleção de exemplos, para que tenham ideia do que se pode fazer com o Netkit.

O Netkit fica assim como opção para complementar o estudo. Ele funciona como um laboratório de redes, em que se podem criar redes como aquelas que vemos em aula e mesmo inventar novas redes. Seu uso se destina a fixar conceitos, para que o uso dos equipamentos reais seja facilitado.

Além do Netkit, este simulador de roteamento IP, que roda dentro do próprio navegador, pode ajudá-los a exercitar a divisão de subredes e a criação de rotas estáticas.

• Ipkit: Simulador de encaminhamento IP

Exercícios

1. Usando o Netkit crie as seguintes redes. Não esqueça de definir as rotas estáticas.

Arquivo do experimento

Arquivo do experimento (Lab2.conf)

2. Teste a comunicação entre os computadores e roteadores usando o comando ping. Use também o tcpdump ou wireshark para monitorar as interfaces de rede.

02/03: Criando redes IP

... continuação dos exercícios da aula passada.

08/03: Redes locais

Referências bibliográficas:

• Capítulo 13 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores", de Berhouz Forouzan
• Capítulo 5 do livro "Redes de Computadores e a Internet, 5a edição", de James Kurose
• Capítulo 4 do livro "Redes de Computadores", de Andrew Tanenbaum

• Transparências:
  • Introdução
  • LANs e acesso ao meio

Estudo de caso: entendendo a rede do IFSC-SJ

A rede do IF-SC é composta pelas redes dos campi, sendo que o campus Mauro Ramos centraliza os links para os demais campi. Dentre eles, o link para a rede do campus São José tem a capacidade de 1 Gbps. Além disso, o link para a Internet se localiza também no campus Mauro Ramos. A figura abaixo mostra um diagrama simplificado da rede do IF-SC, destacando apenas os campis Mauro Ramos, São José e Continente.

Como se pode ver, os campi são interligados por enlaces (links) de longa-distância com alta capacidade de transmissão (1 Gbps). O link para a Internet, provido pelo POP-SC (Ponto de Presença da RNP em SC, mantido pela UFSC) é também de 1 Gbps. Esses links de longa distância asseguram que não existam gargalos entre os campi, possibilitando uma boa vazão entre as redes.

No nosso primeiro projeto, vamos iniciar estudando a estrutura e funcionamento da rede do campus São José. Essa rede é formada por três redes locais, compostas por switches ethernet, servidores, gateways e firewall. O diagrama abaixo apresenta a estrutura geral da rede do nosso campus.

• Observar os equipamentos in-loco: veremos que tipos de equipamentos são usados para manter a estrutura, como são conectados, seus fabricantes e modelos.
• Criar um modelo reduzido dessa rede usando equipamentos reais: criaremos um modelo usando switches e computadores do laboratório.
• Investigar as tecnologias empregadas na rede: identificaremos as tecnologias usadas e testaremos sua capacidade de transmissão.

Distinção entre WAN, MAN e LAN

• Aplicações de cada um desses tipos de rede
• Tecnologias envolvidas
• "Backbones" da Internet Brasileira:

Algumas redes WAN:

• Brasil em 1996
• RNP 1991,1992,1996, 1998,2000,2001,2005,2006, 2007.
• Embratel Mapa 1,Mapa 2
• Eletronet Mapa Eletronet

Uma rede MAN MetroEthernet em Florianópolis.

LANs

• Características
• Topologias
• O problema do acesso ao meio
• Algumas tecnologias:
  • Ethernet (IEEE 802.3)
  • Token Ring (IEEE 802.5)
  • Myrinet
  • Infiniband
• Roteiro do experimento

Pontos chaves (obtido de STALLINGS, 2005):

• Uma LAN consiste de um meio de transmissão compartilhado e um conjunto de hardware e software para servir de interface entre dispositivos e o meio de transmissão, além de regular o acesso ao meio de forma ordenada.
• As topologias usadas em LANs são anel (ring), barramento (bus), árvore (tree) e estrela (star). Uma LAN em anel consiste de um laço fechado formado por repetidores que possibilitam que dados circulem ao redor do anel. Um repetidor pode funcionar também como um ponto de acesso de um dispositivo. Transmissão geralmente se dá na forma de quadros (frames). As topologias barramento e árvore são segmentos de cabos passivos a que os dispositivos são acoplados. A transmissão de um quadro por um dispositivo (chamado de estação) pode ser escutada por qualquer outra estação. Uma LAN em estrela inclui um nó central onde as estações são acopladas.
• Um conjunto de padrões definido para LANs especifica uma faixa de taxas de dados e abrange uma variedade de topologias e meios de transmissão.
• Na maioria dos casos, uma organização possui múltiplas LANs que precisam ser interconectadas. A abordagem mais simples para esse problema se vale de equipamentos chamados de pontes (bridges). Os conhecidos switches Ethernet são exemplos de pontes.
• Switches formam os blocos de montagem básicos da maioria das LANs (não muito tempo atrás hubs também eram usados).

Uma pequena LAN com um link para Internet

Uma LAN um pouco maior, e também com um link para Internet