Aspectos  gerais  sobre  a  evolução  das  redes  informá8cas  até  à  Internet  

Composição  Web    

Engenharia  Informá8ca  /  Informá8ca  Web  2014/15  

Artur  M.  Arsénio  

Vamos  falar  de…  

•  A  Internet  

•  História  da  Internet  

•  Perspec8vas  de  Evolução  

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Internet    

l  Modelo  l  Visão  dos  Componentes  l  Visão  dos  Serviços  

Internet  –  Packet  Switching  

•  IP  -‐  Protocolo  para  a  comunicação  entre  computadores    –  TCP/IP:  Transmission  Control  Protocol  /  Internet  Protocol.  

•  Informação  é  transmi8da  por  packet  switching:  os  dados  são  divididos  em  pacotes,  os  quais  são  reencaminhados  de  um  computador  para  o  próximo  até  chegar  ao  seu  des8no  Em  contrates  com  o  sistema  telefónico,  o  qual  cria  um  canal  temporário  entre  as  partes  que  comunicam    

Packet  switching  é  robusto  pois  pacotes  podem  ser  reencaminhados  usando  caminhos  mul8plos,  mesmo  com  nós  ou  ligações  desligados.  Mas  não  há  garan8as  de  que  os  pacotes  serão  entregues  dentro  de  um  tempo  máximo.  

A  Internet  -‐  Endereçamento  

•  IP  (internet  protocol)  requer  que  cada  computador  ligado  à  internet  tenha  um  endereço  único  –  um  número  como  150.108.64.52  –  Duas  versões:  v4  (32bits  –  poucos  endereços)  e  v6  (128bits)  

•  Clientes  como  por  exemplo  computadores  domés8cos  recebem  normalmente  endereços  IP  atribuidos  dinâmicamente  (por  DHCP)  –  De  entre  um  conjunto  de  números  disponibilizados  pelo  seu  ISP    –  Permite  reu8lização  de  endereços  por  diversos  clientes  –  Computadores  servidores  têm  endereços  IP  está8cos  

•  O  endereço  IP  não  é  fácil  de  memorizar.  –  Computadores  podem  também  ser  iden8ficados  por  nomes  –  O  serviço  de  nomes  Domain  Name  Service  (DNS)  mapeia  nomes  em  endereços,  

e  vice-‐versa.  

Como  uma  máquina  obtém  um  endereço  IP?  q  codificado  pelo  administrador  num  ficheiro  

¦  Windows:  Painel  de  controle-‐>Rede-‐>Configuração>tcp/ip-‐>propriedades  ¦  UNIX:  /etc/rc.config  

q  DHCP:  Dynamic  Host  Configura8on  Protocol:  obter  endereço  dinâmico  do  servidor  DHCP  ¦  “plug-‐and-‐play”  

A  Internet  -‐  Protocolos  •  Vários  protocolos  funcionam  em  cima  do  TCP/IP:  

–  Correio  electrónico:  E-‐mail  (SMTP)  –  Transferência  de  ficheiros:  File  Transfer  Protocol  (FTP)  –  Network  Time  Protocol  (NTP)  para  configurar  os  relógios  dos  computadores  

–  Hypertext  Transport  Protocol  (HTTP):  para  a  World-‐Wide-‐Web  (www)  

•  TCP  requer  que  os  computadores  se  liguem  via  portos  (ports)  enumerados    –  Cada  protocolo  usa  um  porto  diferente  no  servidor.    –  Por  exemplo,  transações  web  usam  normalmente  o  porto  80    

•  Notar  que  a  Web  é  apenas  um  entre  muitos  protocolos  que  u8lizam  a  internet  

A  World-‐Wide  Web  •  Inventada  no  inicio  dos  anos  90    

–  pelo  Tim  Berners-‐Lee,  programador  no  CERN  (laboratório  de  fisica  em  Genebra)    

–  para  simplificar  a  par8lha  de  informação  entre  grupos  de  inves8gação  

–  fácil  de  programar  e  de  usar,  flexivel,  e  descentralizada  

•  Baseada  no  modelo  cliente-‐servidor:  –  Computador  cliente  executa  um  browser  (e.g.  Internet  Explorer,  Chrome,  Safari  ou  Netscape)  o  qual  pede  informação  ao  servidor  

–  Computador  servidor  executa  um  servidor  Web  (e.g.  Microsot  Internet  Informa8on  Server  ou  Apache  Web  Server)  o  qual  fica  à  escuta  de  pedidos  e  envia  de  volta  como  resposta  a  informação  

Client-‐Server  Model  

Internet  

Pedido  (request)  

resposta  

Servidor   Cliente  

Programação  Web  -‐  Elementos  •  HTML:  Hyper-‐Text  Markup  Language.    Para  a  formatação  

de  texto  e  gráficos,  assim  como  estabelecer  ligações  (links,  ou  mais  propriamente,  hyperlinks)  entre  documentos.  

•  CSS:  Cascading  Style  Sheets.  Fornece  um  controlo  mais  poderoso  e  detalhado  do  es8lo  (style)  e  da  formatação.  

•  JavaScript:  linguagem  de  programação  de  scrip8ng,  para  permi8r  mudar  conteúdos  de  forma  dinâmica  no  lado  do  cliente.  

•  Java:  linguagem  de  programação  mais  poderosa  que  pode  ser  usada  para  aplicações  web  applica8ons  no  cliente.  Programas  em  Java  podem  também  ser  executados  de  forma  independente  do  browser.  

•  Scrip8ng  e  programação  no  lado  do  servidor  (SHTML,  ASP,  PHP,  CGI):  Estes  permitem  acesso  às  bases  de  dados  e  a  outa  informação  localizada  no  servidor  (ou  através  deste).  

Compa8bilidade  •  Compe8ção  entre  empresas  de  sotware  levou  muitas  vezes  à  

introdução  de  caracteris8cas  incompa8veis    –  Páginas  web  (web  pages)  que  funcionam  num  browser  podem  ser  

visualizadas  de  forma  estranha  noutro  

•  The  World-‐Wide  Web  Consor8um  (www.w3c.org)  existe  para  desenvolver  normas  (standards)  para  HTML,  CSS,  etc.  

•  Contudo,  compliance  com  estes  standards  é  apenas  parcial.  Por  isso,  é  boa  prá8ca  –  Apostar  em  caracteris8vas  conhecidas  por  serem  compa8veis  –  S8ck  to  features  known  to  be  compa8ble  –  Testar  as  vossas  páginas    web  em  tantos  browsers  e  plataformas  

quanto  possivel.  

Tecnologias  da  Internet    

•  �O  que  é  a  Internet?  

–  Internet  1.0  =  Servidores  com  conteúdos  

–  Internet  2.0  =  U8lizadores  criam  conteúdos  

–  Internet  do  Futuro  =  Internet  das  Coisas  

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Internet  “rede  de  redes”  •  Milhões  de  sistemas  computacionais  

interligados,    –  que  executam  aplicações  de  rede  (network  

applica8ons)  

•  Canais  xsicos  de  comunicação    –  cobre,  fibra,  radio    

•  Nós  de  encaminhamento  (routers),    –  que  propagam  pacotes  de  dados  através  da  

rede  

•  Protocolos,  –  e.g.,  TCP,  IP,  HTTP,  FTP,    PPP  –  que  controlam  a  emissão  e  recepção  de  

mensagens   router workstation servidor portátil

ISP local

Rede da empresa

ISP regional

A  Internet:  Visão  dos  Componentes  

R&D  Labs  at  Nokia  Siemens  Networks  POR  Development  Center  

Home Entertainment - IPTV Network Management

Optical Networking

Multimedia e IP integration

Comutadores  lógicos  (switches),  nós  de  encaminhamento  (routers),  amplificadores  de  sinal,  Cabos  de  fibra  óp8ca,  ...  

Broadband Access

Sistemas  Terminais  •  PCs  e  portáteis  •  Servidores  •  PDAs  •  Máquinas  Fotográficas  Digitais  •  Camaras  de  video  digitais  com  ligação  de  rede  

O menor servidor Web do mundo http://www.cs.umass.edu/~shri/

Molduras Digitais IP – descarregam fotos digitais, interface USB,…

Tostadeira ligada à Web. Previsão do tempo http://dancing-man.com/robin/toasty/

Telefones com Internet (Web, email, mensagens)

The  Internet  of  “Things”  

Mais  Aparelhos  Internet  “Cool”...  

Computação pervasiva

Casas  Inteligentes  –  Acesso  “Anywhere”  

Monitorização  Remota  

RFIDs    –  Radio  Frequency  IDen8fica8on  

Wireless  BioSignal  Sensors  (PLUX)  

Oxygen  Project  at  MIT  

...um  Mundo  Conectado  

A  Internet:  Visão  dos  Serviços  

•  Infra-‐estrutura  de  comunicação    –  web  –  correio  electrónico:  e-‐mail  –  Jogos  –  comércio  electrónico  –  par8lha  de  ficheiros  

•  Serviços  de  comunicação  disponibilizados:  –  não  fiável  sem  ligações      –  fiável  com  ligação    

Serviços  

VoIP Call – N – Share

Mobile IM w/ Presence

Multiplayer Gaming

Network Address Book

Mobile & IPTV

Rich Media IM Ringback Tones

Picture Share Mobile Conferencing Video Surveillance Remote Monitoring

História  da  Internet  História  da  Internet  contada  por  alguns  dos  seus  protagonistas:  “A  Brief  History  of  the  Internet”,  Barry  M.  Leiner,  Vinton  G.  Cerf,  David  D.  Clark,  Robert  E.  Kahn,  Leonard  Kleinrock,  Daniel  C.  Lynch,  Jon  Postel,  Larry  G.  Roberts,  Stephen  Wolff,  h|p://www.isoc.org/internet/history/  brief.shtml  

História  da  Internet  (1961-‐1973)  1961

 

1964

 

1967

 

1969

 

1972

 

1961:  Kleinrock  (PhD  MIT)  –  teoria  das  filas  de  espera  demonstra  eficácia  da  comutação  por  pacotes  

1964:  Baran  -‐  comutação  de  pacotes  em  redes  militares  

1967:  ARPAnet  concebido  pela  ARPA  (Advanced  Research  Projects  Agency)  -‐  Davies,  Scanterbury,  NPL,  redes  de  voz  seguras  por  pacotes  para  fins  militares  

1969:  primeiro  nó  da  ARPAnet  operacional  na  UCLA  

1970:  rede  de  satélite  ALOHAnet  no  Hawai  

1970

 

1973

 

1973:  Tese  PhD  de  Metcalfe  propõe  a  Ethernet  

1972:    • demonstração  pública  da  ARPAnet  • ARPAnet  com  15  nós  • NCP  (Network  Control  Protocol)  primeiro  protocolo  end2end    • primeiro  programa  de    e-‐mail  

Primeiros  principios  da  comutação  de  pacotes  

Armazenamento  nos  primórdios  

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1970

 

1973

 

•  As  primeiras  redes  de  computadores  foram  criadas  durante  a  década  de  60  –   para  transferir  informações  entre  

computadores  –  armazenamento  externo  de  dados  e  

transporte  usando  cartões  de  cartolina  com  furos  representando  os  bits  um  e  zero  armazenados:  

–  armazenavam  poucas  dezenas  de  caracteres  (e.g.  formato  da  IBM  permi8a  armazenar  80  caracteres  por  cartão).  

1964:  Baran  -‐  comutação  de  pacotes  em  redes  militares  

1961:  Kleinrock  (PhD  MIT)  –  teoria  das  filas  de  espera  demonstra  eficácia  da  comutação  por  pacotes  

ARPA  Network  •  Arpanet,  embrião  da  Internet  de  hoje  

–  Interligar  4  computadores  de    arquitecturas  diferentes  –  através  de  links  de  50  kbps,  usando  linhas  telefônicas  

dedicadas,  adaptadas  para  o  uso  como  link  de  dados.  

•  50  kbps  –  pouco?  –  na  época,  débito  enorme  em  ligações  de  longa  distância  –  modems  domés8cos  nos  70s  transmi8am  a  apenas  110  

bps  (bits  por  seg.),  i.e.  825  caractéres  de  texto  por  min.!    

•  Rede  cresceu  e  em  1973  já  interligava  30  ins8tuições  –  mensagens  eram  roteadas  entre  os  nós,  cada  nó    

interligado  a  pelo  menos  dois  outros  (c/  excepções)  –  rede  confiável:  rápida  detecção  de  interrupções  nos  links    –  Se  exis8sse  caminho  possível,  os  pacotes  eram  

reencaminhados  até  ao  des8no  (semelhante  à  Internet).  

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1961

 

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1969

 

1972

 

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1973

 

1967:  ARPAnet  concebido  pela  ARPA  (Advanced  Research  Projects  Agency)  -‐  Davies,  Scanterbury,  NPL,  redes  de  voz  seguras  por  pacotes  para  fins  militares  

1969:  primeiro  nó  da  ARPAnet  operacional  na  UCLA  

1970:  rede  de  satélite  ALOHAnet  no  Hawai  

1972:    • demonstração  pública  da  ARPAnet  • ARPAnet  com  15  nós  • NCP  (Network  Control  Protocol)  primeiro  protocolo  end2end    • primeiro  programa  de    e-‐mail  

Ethernet  •  Transmi8a  dados  a  2.94  megabits    •  Permi8a  ligar  até  256  estações  •  "ether"  era  usado  para  descrever  

o  meio  de  transmissão  dos  sinais  num  sistema  –  Ethernet  independente  do  meio  –  na  Ethernet  original,  o  "ether"  era  

um  cabo  coaxial  –  pode  ser  usado  um  cabo  de  fibra  

óp8ca,  ou  mesmo  o  ar,  no  caso  das  redes  wireless.    

 

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1973:  Tese  PhD  de  Bob  Metcalfe  propõe  a  Ethernet    

Xerox  Alto  (1973),  a  primeira  estação  de  trabalho  e  também  a  primeira  a  ser  ligada  em  rede  

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1969

 

1972

 

1970

 

1973

 

História  da  Internet  (1974-‐1990)  

1974

 

1979

 Fim  dos  anos  70s  

1983

 

1982

 

1985

 

1988

 

1974:  Cerf  e  Kahn  -‐  arquitectura  para  a  interligação  de  redes  

Principios  definem  a  arquitectura  actual  da  Internet:  • Minimalismo  e  autonomia  -‐  não  são  necessárias  modificações  internas  para  interligar  redes  • modelo  de  serviço  best  effort  • routers  sem  estado  • controle  descentralizado  

fim  dos  anos  70:  • Arquitecturas  proprietárias  –  DECNet,  XNA,  SNA,  arquitectura  XNS  da  XEROX    • Comutação  de  pacotes  de  comprimento  fixo  (precursor  do  ATM)  

1979:  ARPAnet  com  200  nós  

Interligação  de  redes  novas  e  proprietárias,  novos  protocolos,  proliferação  de  redes  1983:    • Implantação  do  TCP/IP  • Definição  do  DNS  para  tradução  de  nomes  para  endereços  IP  

1982:  definição  do  protocolo  SMTP  para  e-‐mail   1985:  definição  do  

protocolo  FTP  

1988:  controle  de  conges8onamento  do  TCP  

• Novas  redes  nacionais:  Csnet,  BITnet,  NSFnet,  Minitel    

• 100.000  máquinas  ligadas  em  rede  

TCP/IP  •  Cerf  e  Kahn  -‐  arquitectura  para  a  interligação  de  redes  

–  Principios  definem  a  arquitectura  actual  da  Internet:  •  Minimalismo  e  autonomia–  não  requer  modificações  internas  para  interligar  redes  •  modelo  de  serviço  best  effort  •  routers  sem  estado  •  controlo  descentralizado  

•  Cray-‐1  (fabricado  em  1976)  –  um  dos  supercomputadores  mais  poderosos  da  época,                                                      

acedido  quase  unicamente  via  rede    –  80  MHz,  executando  2  instruções/ciclo,    8  MB  de  memória    –  configuração  que  só  seria  alcançada  pelos  PCs  domés8cos                                              

quase  duas  décadas  depois.    

•  fim  dos  anos  70:  –  IBM  -‐  arquitetura  SNA  -‐  uma  das  arquiteturas  mais  usadas  devido                                    

à  força  da  IBM  nessa  época  (IBM  era  sinônimo  de  computador)  –  DEC  -‐  arquitetura  DECnet  -‐  chegou  a  ser  a  segunda  (depois  da  IBM).    

 

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1974:  Cerf  e  Kahn  -‐  arquitectura  para  a  interligação  de  redes  

Esta  foto  do  museu  da  NASA  mostra  o  Cray-‐1  durante  uma  manutenção  de  ro8na  

fim  dos  anos  70:  • Arquitecturas  proprietárias  –  DECNet,  XNA,  SNA,  arquitectura  XNS  da  XEROX    • Comutação  pacotes  de  compri-‐mento  fixo  (precursor  do  ATM)  

1979:  ARPAnet  com  200  nós  

1974

 

1979

 Fim  dos  anos  70s  

1983

 

1982

 

1985

 

1988

 

DNS  e  TCP/IP  •  1980:    

–  passaram  a  ser  usados  nomes  de  domínio,  dando  origem  ao  DNS  (1983)  •  Devido  ao  crescimento  da  rede,  manter  e  distribuir  listas  de  todos  os  hosts  tornou-‐se  caro  

–  Esforço  para  conectar  universidades  •  novas  redes  nacionais:  Csnet  e  BITnet  (interligar  inves8gadores  universitarios),  NSFnet,  Minitel  

(terminal  gratuito  para  residências  francesas)  •  100.000  máquinas  ligadas  em  rede  

•  Lançamento  do  primeiro  micro  PC  (1981)  –  Criadores  do  PARC  criaram  diversos  protó8pos  de  estações  de  trabalho                                

durante  os  anos  70  –  incluindo  versões  com  interfaces  gráficas  elaboradas  (para  a  época)  

•     •  TCP/IP,  o  protocolo  defini8vo  na  ARPANET  e  mais  tarde  na  Internet.    

–  Uma  rede  interligando  diversas  universidades  permi8u  o  livre  tráfego  de  informações  –  levando  ao  desenvolvimento  de  serviços  como  o  e-‐mail,  o  telnet  e  o  FTP  

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1974

 

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 Fim  dos  anos  70s  

1983

 

1982

 

1985

 

1988

 

1982:  definição  do  protocolo  SMTP  para  e-‐mail  

1983:    • Implantação  do  TCP/IP  • Definição  do  DNS  para  tradução  de  nomes  para  endereços  IP  

1985:  definição  do  protocolo  FTP  

1988:  controle  de  conges8onamento  do  TCP  

História  da  Internet  (1990  –  ...)  1991

 

1994

 

Inicio  90s   Seculo  XXI  

Comercialização  da  Web;  Web2.0,  Mobilidade,  Redes  Sociais  

1995

 

1991:  NSF  remove  restrições  ao  uso  comercial  da  NSFnet  

início  dos  anos  90:    • ARPAnet  desa8vada  e  subs8tuída  pela  NSFnet    • Web  inventada  por  Berners-‐Lee  • Hipertexto,  HTML,  HTTP,  servidor  WEB  e  Browser  

1994:  Mosaic,  posteriormente  Netscape  

1995:  NSFnet  desac8vada  

final  90s  

Final  dos  anos  90:  • Comercialização  da  Web,Produtos,Serviços  • ~50  milhões  de  computadores,  +100  milhões  de  u8lizadores  na  internet  • Linhas  do  núcleo  da  rede  a  1  Gbps  • Novas  aplicações:  mensagens  instantâneas,  par8lha  de  ficheiros  P2P  (eg.  Naspter)  

Século  XXI:  • Web  2.0,  Web  Seman8ca  • TriplePlay  (Dados  +  Voz  +  Video  sobre  IP),  VoIP,  IPTV  • Redes  Móveis,  4Play,MobileTV  • Redes  Sociais  (FaceBook,  Hi5,  LinkedIn,  StarTracker)  • Par8lha  de  conteúdos  (YouTube,  GoogleDocs)  • Nucleo  da  rede  a  2.5  e  10Gbps  • Fibra  op8ca  na  rede  de  acesso  • ...    

Perspec8vas  de  Evolução  

Mapa  da  Internet      Principais  ISPs  –  1999  

Evolução  Histórica  do  Número  de  Hosts  e  Web  sites  

Internet    (Imagens  da  Siemens,  Pictures  of  the  Future)  

Na  Indústria  

Nos  Transportes  

Na  Saúde  

Evolução  do  débito  de  transmissão  

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Perspec8vas  de  evolução  

•  Tornar  os  protocolos  de  internet  mais  robustos,  mas  também  mais  leves  e  adapta8vos  

•  Suporte  a  qualidade  de  serviço  diferenciada  –  Para  além  do  melhor  esforço  (best-‐effort)  

•  Soluções  em  overlay  (Peer2Peer,  ou  entre  pares)  

•  Desenvolvimento  de  redes  sem  fios  –  com  backbone  óp8co  da  rede  de  muito  alta  capacidade  

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