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Pesquisa em Redes de Computadores

Pesquisa em Redes de Computadores. Prof. José Augusto Suruagy Monteiro Mestrado Profissional em Redes de Computadores www.nuperc.unifacs.br/suruagy. Roteiro. O que são redes de computadores Aplicações avançadas Middleware QoS IP Redes Ópticas Redes Móveis O Brasil na Internet2.

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Pesquisa em Redes de Computadores

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Presentation Transcript

  1. Pesquisa em Redes de Computadores Prof. José Augusto Suruagy Monteiro Mestrado Profissional em Redes de Computadores www.nuperc.unifacs.br/suruagy

  2. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis • O Brasil na Internet2

  3. milhões de dispositivos de computação conectados: hosts, sistemas finais workstations de pcs, servidores telefones com PDA’s, torradeiras rodando aplicações de rede enlaces (canais) de comunicação fibra, cobre, rádio, satélite roteadores: encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede roteador workstation servidor móvel ISP local ISP regional Rede da empresa O que são Redes de Computadores

  4. Aparelhos internet interessantes Porta retratos IP http://www.ceiva.com/ Tostadeira habilitada para a Web + Previsão do tempo http://dancing-man.com/robin/toasty/ O menor servidor Web do mundo http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

  5. aplicação: dá suporte a aplicações de rede ftp, smtp, http transporte: transferência de dados host-a-host tcp, udp rede: roteamento de datagramas da origem até o destino ip, protocolos de roteamento enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos ppp, ethernet física: bits “no fio” aplicação transporte rede enlace física Pilha de protocolos Internet

  6. rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dados dados Camadas: comunicação física

  7. Aplicações convencionais • Correio eletrônico • Transferência de arquivos • Navegação Web • Streams de áudio e vídeo • Chats • Etc.

  8. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Internet2 • Peer-to-Peer • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis • O Brasil na Internet2

  9. O Projeto Internet 2 • http://www.internet2.edu • Criado em 10/1996 por 34 Universidades, conta hoje com 200. • Envolve também: • 64 empresas • 37 institutos de pesquisa (incluindo 9 laboratórios governamentais) • Mais de 30 parceiros internacionais • Parceiros de agências federais • Conta com cerca de 25 funcionários

  10. Objetivos da Internet 2 • Demonstrar novas aplicações que tenham um grande impacto no modo dos pesquisadores colaborarem e conduzirem seus experimentos. • Demonstrar aplicações da “proximidade virtual” (educação, saúde, ambiente, etc.) • Prover ferramentas e plataforma de desenvolvimento para aplicações avançadas.

  11. Colaboração interativa Acesso em tempo real a recursos remotos Atributos das Aplicações

  12. Computação distribuída e mineração de dados de larga escala Realidade virtual compartilhada Qualquer combinação das aplicações acima Atributos, cont.

  13. Vídeo Digital • Videoconferência com qualidade até a de broadcast • Distribuição ao vivo e acesso sob demanda a uma variedade de conteúdos • Cinema digital baseado em HDTV, produção com qualidade de estúdio baseada em redes, ...

  14. Tele imersão • “Escritório do Futuro” Fonte: University of North Carolina

  15. nanoManipulador Distribuído University of North Carolina-Chapel Hill

  16. Permite que os alunos aprendam anatomia e técnicas de prática cirúrgica usando estações de trabalho 3-D O test bed de rede avalia a eficácia das aplicações da bancada Bancada de Anatomia e Cirurgia Stanford University School of Medicine http://haiti.stanford.edu/~ngi/final/

  17. Teleoperação Remota de Equipamentos em Tempo Real • Escavadeira computadorizada • Operação remota, usada em situações de risco • Garantia de Qualidade de Serviço North Carolina State University http://CARL.ce.ncsu.edu/

  18. Treinamento e Audições Remotas • Primeira orquestra a se tornar membro da Internet2 • Ensino a distância para treinar músicos • Áudio e vídeo de alta qualidade em tempo real New World Symphony http://www.nws.org/

  19. NEESGrid (Engenharia de Terremotos) www.neesgrid.org GriPhyN (Física) www.griphyn.org Infra-estrutura www.gridforum.org Projetos baseados em Grades

  20. Acesso às Grades www.accessgrid.org Fonte: Argonne National Laboratory

  21. Infra-estrutura de Armazenamento Distribuído • Modelo do DSI da I2: Serviços Replicados • Os clientes acessam o servidor mais próximo • Todos têm um bom desempenho • Recursos locais implementam um serviço global

  22. The Internet2 Commons Ambiente Colaborativo Distribuído de Larga Escala para a Comunidade de Pesquisa e Educação

  23. Aplicações Avançadas • Computação Distribuída • Laboratórios Virtuais • Bibliotecas Digitais • Aprendizado Distribuído • Vídeo Digital • Teleimersão • Combinação de todas acima

  24. Peer-to-Peer (P2P) • Retorno às origens da Internet • Contraste com o paradigma cliente/servidor • www.openp2p.com

  25. P2P: Questões Técnicas • Metadados • Desempenho • Confiança • Responsabilidade • Reputação • Segurança • Interoperabilidade

  26. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis • O Brasil na Internet2

  27. O que é Middleware? • Serviços especializados de rede compartilhados pelas aplicações e usuários • Um conjunto de componentes básicos de software que permitem o crescimento de escala de aplicações e redes • Ferramentas que removem a complexidade da integração das aplicações • Uma segunda camada da infra-estrutura de TI situada acima da rede • Um ambiente onde a tecnologia abraça a política • A interseção entre o que nem os projetistas de redes nem os desenvolvedores de aplicações querem fazer

  28. Um Mapa do Middleware

  29. Middleware Básico (Core) • Identidade – marcadores únicos de quem você (pessoa, máquina, serviço ou grupo) é • Autenticação – como você prova que você é aquela identidade • Diretórios/Catálogos – onde as características básicas de uma identidade são mantidas • Autorização – o que uma identidade tem permissão de fazer • PKI (Public Key Infrastructure) – ferramentas emergentes para serviços de segurança

  30. Middleware • Mais informações: • http://middleware.internet2.edu/

  31. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis • O Brasil na Internet2

  32. Qualidade de Serviço • Recomendação E.800: Efeito coletivo do desempenho do serviço e que determina o grau de satisfação do usuário deste serviço. • Novidade das redes integradas e mais recentemente da Internet: oferecimento de serviços que atendam os diferentes requisitos de QoS das aplicações. • Quantitativamente, a QoS para uma dada aplicação pode ser expressa através de um conjunto de parâmetros mensuráveis tais como retardo máximo, variação máxima do retardo, percentual máximo de perdas, etc.

  33. QOS para Aplicações em Rede isolamento: escalonamento e policiamento alta utilização dos recursos classificação dos pacotes Admissão de chamadas Resumo

  34. Arquiteturas de Serviços • Melhor Esforço (Best Effort) • Serviços Integrados (IntServ) • Serviços Diferenciados (DiffServ)

  35. Alternativas de Serviços • Nobres (Elevated) • Premium (QPS e SEQUIN) • Olympic • Best Effort • Plebeus (Non-Elevated) • Scavenger (QBSS) • Alternative Best Effort (ABE) • Best-Effort Differentiated Service (BEDS)

  36. O que é a Engenharia de Tráfego Internet? • É definida como sendo a parte da engenharia de redes Internet que trata os aspectos de • avaliação e • otimização do desempenho • de redes operacionais IP.

  37. Engenharia de Tráfego • Envolve a aplicação de tecnologia e princípios científicos para a: • medição, • caracterização, • modelagem e • controle do tráfego Internet.

  38. Medidas de Desempenho • atraso, • variação do atraso (jitter), • perda de pacotes e • vazão (throughput).

  39. Objetivos • Dado que a função principal da Internet é a transferência de informação entre um nó origem e um nó destino, • uma das funções mais importantes da TE é o controle e otimização da função de roteamento. • Melhorar a QoS percebida pelos usuários finais dos serviços da rede.

  40. Otimização • Gerenciamento de capacidade • planejamento de capacidades • controle de roteamento e • gerenciamento de recursos (banda, buffers e processamento) • Gerenciamento de tráfego • controle de tráfego no nó: condicionamento do tráfego, gerência das filas e escalonamento; • outras funções que regulam o fluxo de tráfego ou que alocam recursos entre pacotes ou fluxos de tráfego diferentes.

  41. Controle de tráfego • Pró-ativo: ações preventivas para evitar estados futuros desfavoráveis. • Reativo: tentar corrigir ou adaptar-se a eventos que já ocorreram na rede.

  42. Resolução temporal • Planejamento de capacidade: dias a anos • MPL(ambda)S pode reduzir substancialmente o tempo de provisionamento de capacidades. • Roteamento: milisegundos a dias • Processamento dos pacotes: picosegundos a milisegundos

  43. Desafios • Controle automatizado com adaptação rápida e de baixo custo às mudanças no estado da rede, mantendo a sua estabilidade. • Avaliação do desempenho da rede: • importante para verificar a eficácia dos métodos de TE e • para monitorar e verificar o cumprimento dos objetivos de desempenho da rede. • Os resultados desta avaliação podem ser usados para identificar problemas existentes e guiar na reotimização da rede e para ajudar na prevenção de problemas futuros.

  44. Avaliação de Desempenho • Técnicas: • Métodos analíticos • simulação e • métodos empíricos baseados em medições

  45. Contexto para Desempenho Fim-a-fim • Mesmo com canais de comunicação com grande largura de banda, a comunidade da Internet2 freqüentemente não obtém o desempenho esperado para as suas aplicações.

  46. The Wizard Gap

  47. Experiência Real Fim-a-fim • User perception • Application • Operating system • Host IP stack • Host network card • Local Area Network • Campus backbone network • Campus link to regional network/GigaPoP • GigaPoP link to Internet2 national backbones • Internationalconnections EYEBALL APPLICATION STACK JACK NETWORK . . . . . . . . . . . .

  48. No other complaints Everything is OK Talk to the other guys System Administrator LAN Administrator LAN Administrator System Administrator Campus Networking Campus Networking Backbone Gigapop Gigapop O Problema Ei, isto não está funcionando direito! Others are getting in ok Not our problem Applications Developer Applications Developer The computer Is working OK Looks fine All the lights are green We don’t see anything wrong Como você resolve um problema no meio do caminho? Todo mundo diz que está tudo funcionando bem! The network is lightly loaded

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