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1
Redes de Computadores
Introdução:Capítulo 1- Redes de Computadores e a
Internet
Continuação
Prof. Jó UeyamaMarço/2017
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Falamos de...
Internet
Protocolo
Elementos na borda da rede: clientes e servidores; aplicações; serviço orientado à conexão e sem conexão.
Elementos no núcleo da rede: comutação de pacotes; comutação de circuito.
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Aula de Hoje
Redes de acesso
– Meios Físicos
ISPs e backbones da Internet
Atrasos e perdas na Internet
Camadas de protocolo
Histórico da Internet
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P.: Como conectaro sistema fnal aoroteador deborda?
•Através das rede deacesso!
– infra-estrutura paraconectar instalações declientes a infra-estrutura de rede.
Redes de acesso e meios físicos
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Redes de Acesso
Três categorias: residencial; acesso corporativo; acesso sem fo.
Considerações: largura de banda (bits por segundo) da rede
de acesso? compartilhado ou dedicado?
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Modem discado: linha telefônica analógica; meio físico: par trançado de cobre; largura de banda: 56 kbps; ponto-a-ponto (dedicado); não é possível navegar e telefonar ao mesmo
tempo.
Acesso Residencial – ModemDiscado
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ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line– conceito similar ao modem discado;
– restringe distância entre modem cliente eprovedor, o que permite taxas mais altas;
– até 1 Mbps de upstream;
– até 8 Mbps de downstream;
– FDM:
• 50 kHz – 1 MHz para downstream
• 4 kHz – 50 kHz para upstream
• 0 kHz – 4 kHz para telefonia comum
Acesso Residencial - ADSL
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HFC: híbrido fbra e coaxial
Extensão das redes de TV a cabo
•Rede de cabo e fbra ligam residências aoroteador do ISP.
•Acesso compartilhado das casas de umcondomínio ou de um bairro.
Disponível via companhias de TV a cabo.Ex.: Vírtua, NET, etc.
Acesso Residencial - CableModems
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casa
ponto final do cabo
(headend)
rede de distribuição
de cabo (simplificada)
Tipicamente 500 a 5.000 casas
Arquitetura de Redes de Modens aCabo
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10
casa
ponto final do cabo
(headend)
rede de distribuição
de cabo (simplificada)
Arquitetura de Redes de Modens aCabo
servidor(es)
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A rede local (LAN) da companhia, ouuniversidade, conecta sistemas fnais aoroteador de acesso.
Ethernet: Cabo compartilhado ou dedicado conectasistemas fnais e o roteador.
10 Mbs, 100 Mbps, Gigabit Ethernet.
LANs: capítulo 5.
Acesso Institucional: Redes Locais
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Rede de acesso sem fo compartilhadaconecta sistemas fnais ao roteador.
Usa estação-base (acess point). LANs sem fo:
– 802.11g/n (WiFi), MIMO (Multiple Input MultipleOutput)
802.11ac– Sucessor do 802.11n
– Vazão de pelo menos 1 gigabit/s
– MIMO Multi-usuário
Redes de Acesso: Sem Fio
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Redes sem fo de longa distância:– Provido pelo operador telefônico.
– WAP (Wireless Application Protocol), GPRS
– evolução: 3G ~ 384 kbps. LTE (Long TermEvolution) → 4G
4G
– Utiliza OFDM que essencialmente faz uso daFDM em pequenas bandas
– OFDM supporta multi-carriers, permitindoassim múltiplos usuários ao mesmo tempo
Redes de Acesso: Sem Fio
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Aula de Hoje Redes de acesso
– Meios Físicos
ISPs e backbones da Internet
Atrasos e perdas na Internet
Camadas de protocolo
Histórico da Internet
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Bit: propaga-se entre os parestransmission / receptor.Enlace físico: meio que fca entre otransmissor e o receptor.Meios guiados:
– Os sinais se propagam em meios sólidos comcaminho fxo. Ex: cobre, fbra.
Meios não guiados:
– Propagação livre, ex.: rádio
Meios Físicos
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ou Twisted Pair (TP)Par de fos trançados de cobre isolados.Norma para cabeamento estruturado:TIA/EIA-568-B.
defne conexão, e categorias de cabos.
Meios Físicos: Par trançado
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Dois condutores de cobre concêntricos Banda base:
– Legado da Ethernet. Banda larga:
– Múltiplos sinais no cabo.
– Rede de TV a cabo (HFC).
Meio físico: Cabo Coaxial
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Meio Físico: Fibra Ótica
•Fibra de vidro transportando pulsos de luz,cada pulso é um bit.
•Alta velocidade de operação:
•alta velocidade com transmissão ponto-a-ponto;
•baixa taxa de erros;
•repetidores bem espaçados;
•imunidade a ruídos eletromagnéticos;
•baixa taxa de atenuação (até 100km).
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Sinal transportado como campoeletromagnético.
Não há fos físicos. Bidirecional. O ambiente afeta a propagação:
– refexão;
– obstrução por objetos;
– interferência.
Meio Físico: Rádio
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Aula de Hoje
Redes de acesso
– Meios Físicos
ISPs e backbones da Internet
Atrasos e perdas na Internet
Camadas de protocolo
Histórico da Internet
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ISP e Backbones da Internet ISP – Internet Service Provider
ISP de nível 1
– Cobertura internacional; iguais a qq redes;conectam a ISP de nível 1 e 2; ex. Sprint, AT&T
ISP de nível 2
– Conectam-se aos ISP de nível 1 e 2; alcanceregional e nacional; ex. NET
ISP de nível 3
– ISP q utilizam as de 2 para ter acesso à Internet
POP – Point Of Presence; Peers; Backbone
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a) Backbones: MCI (WorldCom), AT&T
b) Um pacote passa através de muitas redes
ISP Zona-1
ISP Zona-1
ISP Zona-1
NAP
Tier-2 ISPISP Zona-2
ISP Zona-2 ISP Zona-2
ISP Zona-2
ISPlocalISP
localISPlocal
ISPlocal
ISPlocal ISP
Zona-3
ISPlocal
ISPlocal
ISPlocal
http://www.nara.org.br/mapa-da-rede-ansp/http://www.rnp.br/backbone/index.php
ISPs e Backbone de Acesso
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Interconexão de ISPs
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Aula de Hoje Redes de acesso
– Meios Físicos
ISPs e backbones da Internet
Atrasos e perdas na Internet
Camadas de protocolo
Histórico da Internet
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• Filas de pacotes em bufers de roteadores(atraso).
• Taxa de chegada de pacotes ao link ultrapassaa capacidade do link de saída (perda).
• Fila de pacotes esperam por sua vez (atraso).
A
B
pacote sendo transmitido (atraso)
enfileiramento de pacotes (atraso)buffers livres (disponíveis): pacotes chegando descartados (perda) se não houver buffers livres
Como Ocorrem Perdas e Atrasos?
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1. Processamento nos nós: Verifca erros de bit Determina link de saída
2. Enfleiramento Tempo de espera no link de saída para
transmissão Depende do nível de congestionamento do
roteador
Fontes de Atraso de Pacotes
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3. Atraso de transmissão: R = largura de banda do link (bps) L = tamanho do pacote (bits) Tempo para enviar bits ao link = L/R Tempo para “empurrar” todos os pacotes no enlace
4. Atraso de propagação: d = comprimento do link físico s = velocidade de propagação no meio
(~2x108 m/s) Atraso de propagação = d/s Tempo de propagação
Fontes de atraso de pacotes
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Fontes de Atraso de Pacotes(atraso nodal)
dno= dproc+ dfila + dtrans+ dprop dproc = atraso de processamento
Tipicamente uns poucos microssegundos oumenos
dfla = atraso de fla Depende do congestionamento
dtrans = atraso de transmissão = L/R, signifcante para links de baixavelocidade
dprop = atraso de propagação Uns poucos microssegundos a centenas demilissegundos
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Como são os atrasos e perdas na Internet “real”?
Programa Traceroute: fornece medidas do atraso dafonte para o roteador ao longo de caminhos fm-a-fm daInternet até o destino. Para todo i:
– Envia três pacotes que alcançarão o roteador i nocaminho até o destino
– O roteador i retornará pacotes ao emissor
– O emissor cronometra o intervalo entre transmissão eresposta
3 probes
3 probes
3 probes
Atrasos e Rotas na Internet
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Atrasos e rotas na Internet
traceroute to www.usp.br (143.107.254.11), 30 hops max, 40 byte packets
1 143.107.58.1 (143.107.58.1) 3.016 ms 3.763 ms 2.703 ms
2 core-cce-fr.uspnet.usp.br (143.107.151.117) 3.269 ms 2.358 ms 3.277ms
3 border1.uspnet.usp.br (143.107.151.1) 2.729 ms 2.664 ms 3.828 ms
4 gw-idc.uspnet.usp.br (143.107.151.85) 4.378 ms 2.758 ms 4.380 ms
5 tellus.uspnet.usp.br (143.107.254.11) 2.780 ms 2.890 ms 3.916 ms
Três medidas de atrasotraceroute www.usp.br
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Atrasos e Rotas na Internet
traceroute www.akamai.com
traceroute: Warning: www.akamai.com has multiple addresses; using 72.246.25.10
traceroute to a152.g.akamai.net (72.246.25.10), 30 hops max, 40 byte packets
1 143.107.58.1 (143.107.58.1) 5.464 ms 13.850 ms 25.821 ms
2 core-cce-fr.uspnet.usp.br (143.107.151.117) 10.745 ms 2.507 ms 4.362 ms
3 border1.uspnet.usp.br (143.107.151.1) 7.309 ms 2.590 ms 6.710 ms
4 ansp.ptta.ansp.br (200.136.37.1) 5.628 ms 8.492 ms 10.819 ms
5 143-108-254-130.ansp.br (143.108.254.130) 3.653 ms 2.826 ms 4.010 ms
6 66.175.113.169 (66.175.113.169) 116.301 ms 117.224 ms 117.248 ms
7 t6-0-0.core1.mia.terremark.net (66.165.161.192) 116.556 ms 115.434 ms 119.842 ms
8 nota.netarch.akamai.com (198.32.124.114) 116.597 ms 116.719 ms 116.701 ms
9 a72-246-25-10.deploy.akamaitechnologies.com (72.246.25.10) 115.558 ms 120.837 ms120.349 ms
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E quanto à perda de pacotes? A fla (isto é, bufer) no bufer que
precede o link possui capacidade fnita Quando um pacote chega a uma fla
cheia, ele é descartado (isto é, perdido) O pacote perdido pode ser retransmitido
pelo nó anterior, pelo sistema fnal doemissor, ou não ser retransmitido
Atraso e Perdas de Pacotes
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Aula de Hoje Redes de acesso
– Meios Físicos
ISPs e backbones da Internet
Atrasos e perdas na Internet
Camadas de protocolo
Histórico da Internet
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Agora, vamos falar como o software deredes é organizado:
1) Redes são muito complexas!
2) Muitos componentes:
Hospedeiros
Roteadores
Enlaces de vários tipos
Aplicações
Protocolos
Hardware, software
Camadas de Protocolos
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35
Abordagem em Camadas
Construir um sistema complexo é difícil!! Abordagem: “Dividir e Conquistar!” Dividir o trabalho em partes pequenas, ou
camadas.
Idéia básica: cada etapa depende da anterior,mas não é necessário saber como a etapaanterior foi realizada.
Analogia: linha de produção de carros.
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36
Uma série de passos
Uma viagem de avião: ações
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37
•Camadas: cada camada implementa um serviço:– via suas próprias ações internas;
– confando em serviços fornecidos pela camadainferior.
Camadas horizontais - serviço aéreo
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38
Modelo de referência para redes decomunicação.
ISO: International Standards Organization
OSI: Open Systems Interconnection
Lida com conectividade de sistemas abertos.
Modelo ISO/OSI
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39
Princípios: cada camada deve desempenhar uma função bem
defnida; a fronteira das camadas deve ser defnida de
modo a minimizar o fuxo de informações entrecamadas;
o número de camadas deve ser grande osufciente para que funções distintas não precisemestar na mesma camada sem necessidade(modular).
Porém, pequeno o sufciente para que aarquitetura não se torne muito grande e complexa.
Modelo ISO/OSI
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40
Modelo ISO/OSI
Camada Física
Camada de Aplicação
Camada de Apresentação
Camada de Sessão
Camada de Transporte
Camada de Rede
Camada de Enlace
Sete camadas.
Trata da interação entre: camadas na mesma
pilha ex.: entre a camada física
e a de enlace.
mesma camada emsistemas diferentes
ex.: camada de rede entredois sistemas.
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41
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
DadosRemetente Destinatário
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42
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
DadosCA
Remetente DestinatárioDados
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43
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
Dados
Dados
CA
CP
Remetente Destinatário
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44
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
Dados
Dados
CP
CS
Remetente Destinatário
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45
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
Dados
Dados
CS
CT
Remetente Destinatário
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46
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
Dados
Dados
CT
CR
Remetente Destinatário
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47
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
Dados
Dados
CR
CE TE
Remetente Destinatário
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48
Modelo ISO/OSI
Encapsulamento de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Estação Estação
Dados
Bits
CE TE
Remetente Destinatário
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Camadas do Modelo ISO/OSI
Quais as funções das 7 camadas?
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50
OSI: Camada Física
Transmissão transparente de seqüências de bitspelo meio físico.
Trata de padrões mecânicos, funcionais, elétricose procedimentos para acesso ao meio físico.
Mantém a conexão física entre sistemas.
Tipos de conexão: ponto-a-ponto ou multiponto; full ou half-duplex; serial ou paralela.
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51
OSI: Camada de Enlace
Organiza sequências de bits em conjuntos debits chamados frames
Reconhece início e fim de frames Detecta perdas de frames e requisita
retransmissão Funções típicas:
delimitação de quadro; detecção de erros (confabilidade aqui tb); recuperação de erros;
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52
OSI: Camada de Rede
Determina como os pacotes são roteados daorigem ao destino.
As rotas podem ser: Fixas Criadas no momento da conexão Dinâmicas
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53
OSI: Camada de Transporte
Assegura a conexão confiável entre origem edestino da comunicação
Primeira camada que estabelece comunicaçãoorigem-destino (fim-a-fim)
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54
OSI: Camada de Sessão
Gerencia sessões de comunicação Sessão é uma comunicação que necessita
armazenar estados– Ex: Quem envia agora?
Estados são armazenados para permitir re-estabelecimento da comunicação em caso dequeda da comunicação
Ex: Retomar transferências de arquivos
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55
OSI: Camada de Apresentação Chamado também de tradução
– Converte o formato do dado recebido em um queseja legível pelo receptor
Vantagem: as camadas inferiores não perdem tempocom compressão/descompressão
Garantir que os dados enviados sejam interpretadoscorretamente pelo destinatário. Exemplos:
– Compressão de dados. Antes de enviar comprime opacote.
– Criptografa. Antes de enviar criptografa edescriptografa na chegada
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56
OSI: Camada de Aplicação
Trata de vários protocolos que suportam asdiferentes aplicações, como:
correio eletrônico; navegação na web; transferência de arquivos; terminal virtual; gerência de redes; etc.
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57
Modelo ISO/OSI
É um modelo de referência!
Na prática, não é utilizado!
Na Internet utiliza-se a Arquitetura TCP/IP.
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58
Modelo ISO/OSI versus TCP/IP
Camada de Aplicação
Camada de Transporte
Camada de Rede
Camada de Acesso ao MeioCamada Física
Camada de Aplicação
Camada de Apresentação
Camada de Sessão
Camada de Transporte
Camada de Rede
Camada de Enlace
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59
Aplicação: suporta as aplicações de rede FTP, SMTP, HTTP.
Transporte: transferência de dados processo aprocesso (fm-a-fm)
– TCP, UDP
Rede: roteamento de datagramas da origem aodestino.
– IP, protocolos de roteamento
Enlace: transferência de dados entre elementosvizinhos da rede.
– PPP, Ethernet
Física: bits “nos fos dos canais”
Modelo TCP/IP ou Internet
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60
Encapsulamento na Internet
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61
Aula de Hoje Redes de acesso
– Meios Físicos
ISPs e backbones da Internet
Atrasos e perdas na Internet
Camadas de protocolo
Histórico da Internet
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62
História da Internet
Início em 1969 Baseado em um conjunto de protocolos onde os
mais importantes são o TCP e o IP Financiado pela ARPA (Advanced Research
Projects Agency) Objetivos militares Sem ponto central de coordenação ARPANET - anos 70 NSFNET - anos 80 Difusão mundial hoje
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63
História da Internet
• Os primeiros passos da disciplina deredes de computadores e da Internet podemser traçados desde o início da década de1960.
• Na imagem ao lado, um dos primeiroscomutadores de pacotes.
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64
História da Internet
Em 1972, a ARPAnet tinha cerca de 15 nós e foi apresentadapublicamente pela primeira vez por Robert Kahn
A ARPAnet inicial era uma rede isolada, fechada.
Do início a meados de 1970, surgiram novas redesindependentes de comutação de pacotes.
O trabalho pioneiro de interconexão de redes, sob opatrocínio da DARPA, criou basicamente uma rede de redes eo termo internetting foi cunhado para descrever essetrabalho.
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65
História da Internet
Ao fnal da década de 1980, o número de máquinas ligadas àInternet pública alcançaria cem mil.
O principal evento da década de 1990, no entanto, foi osurgimento da World Wide Web, que levou a Internet para oslares e as empresas de milhões de pessoas no mundo inteiro.
A segunda metade da década de 1990 foi um período detremendo crescimento e inovação.
A inovação na área de redes de computadores continua apassos largos.
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66
História da Internet
Os seguintes desenvolvimentos merecem atenção especial:
– Acesso à Internet por banda larga.
– Wi-Fi público de alta velocidade e acesso à Internet porredes de telefonia celular 3G e 4G.
– Redes sociais on-line.
– Provedores de serviços on-line
– Empresas de comércio na Internet executando suasaplicações na Nuvem
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67
Então... Próxima aula:
Avançaremos para o capítulo 2 Tarefas:
Ler o capítulo 1