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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 2 Internet l 
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Modelo Visão dos Componentes 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 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” •  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. 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 Pedido (request) resposta Internet 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 11 A Internet: Visão dos Componentes Internet “rede de redes” • 
ISP local
ISP regional
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 Rede da
empresa
router
workstation servidor portátil
R&D Labs at Nokia Siemens Networks POR Development Center Comutadores lógicos (switches), nós de encaminhamento (routers), amplificadores de sinal, Cabos de fibra óp8ca, ... Optical Networking
Multimedia
e IP integration
Broadband Access
Home Entertainment - IPTV
Network Management
Sistemas Terminais • 
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PCs e portáteis Servidores PDAs Máquinas Fotográficas Digitais Camaras de video digitais com ligação de rede The Internet of “Things” Mais Aparelhos Internet “Cool”... Molduras Digitais IP – descarregam
fotos digitais, interface USB,…
Tostadeira ligada à Web. Previsão
do tempo
http://dancing-man.com/robin/toasty/
O menor servidor Web do mundo
http://www.cs.umass.edu/~shri/
Telefones com Internet (Web,
email, mensagens)
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 – 
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web correio electrónico: e-­‐mail Jogos comércio electrónico par8lha de ficheiros Serviços de comunicação disponibilizados: –  não fiável sem ligações –  fiável com ligação Serviços VoIP
Mobile IM
w/ Presence
Picture Share
Call – N – Share
Ringback Tones
Mobile Conferencing
Mobile & IPTV
Multiplayer Gaming
Rich Media IM
Network Address
Book
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) Primeiros principios da comutação de pacotes 1973 1972 1970 1969 1969: primeiro nó 1970: rede de satélite 1973: Tese PhD de Metcalfe ALOHAnet no Hawai da ARPAnet propõe a Ethernet operacional na UCLA 1972: 1967: ARPAnet concebido • demonstração pública da ARPAnet pela ARPA (Advanced • ARPAnet com 15 nós Research Projects Agency) • NCP (Network Control Protocol) primeiro -­‐ Davies, Scanterbury, NPL, protocolo end2end redes de voz seguras por • primeiro programa de e-­‐mail pacotes para fins militares 1967 1964: Baran -­‐ comutação de pacotes em redes militares 1964 1961 1961: Kleinrock (PhD MIT) – teoria das filas de espera demonstra eficácia da comutação por pacotes Armazenamento nos primórdios •  As primeiras redes de computadores foram criadas durante a década de 60 1961: Kleinrock (PhD MIT) – teoria das filas de espera demonstra eficácia da comutação por pacotes 1964: Baran -­‐ comutação de pacotes em redes militares 1973 1972 1970 1969 1967 1964 1961 –  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). 27 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 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 1973 1972 1970 1969 1967 1964 –  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). 1961 • 
1972: • demonstração pública da ARPAnet • ARPAnet com 15 nós • NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo end2end • primeiro programa de e-­‐mail 28 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. 1973 1972 1970 1969 1967 1964 1961 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 29 História da Internet (1974-­‐1990) • Novas redes nacionais: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel • 100.000 máquinas ligadas em rede Interligação de redes novas e proprietárias, novos protocolos, proliferação de redes 1988 1985 1983 Fim dos anos 70s 1982 1974 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 1983: fim dos anos 70: • Arquitecturas proprietárias – • Implantação do TCP/IP • Definição do DNS para DECNet, XNA, SNA, tradução de nomes para arquitectura XNS da XEROX endereços IP • Comutação de pacotes de comprimento fixo (precursor 1988: controle de do ATM) conges8onamento do TCP 1982: definição do protocolo SMTP 1979: ARPAnet 1985: definição do para e-­‐mail com 200 nós protocolo FTP 1979 1974: Cerf e Kahn -­‐ arquitectura para a interligação de redes TCP/IP • 
Cerf e Kahn -­‐ arquitectura para a interligação de redes – 
Principios definem a arquitectura actual da Internet: • 
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Minimalismo e autonomia– não requer modificações internas para interligar redes modelo de serviço best effort routers sem estado Esta foto do museu da NASA mostra o Cray-­‐1 controlo descentralizado durante uma manutenção de ro8na 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. – 
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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). 1988 1985 1983 fim dos anos 70: • Arquitecturas proprietárias – 1974: Cerf e Kahn -­‐ 1979: ARPAnet arquitectura para a DECNet, XNA, SNA, arquitectura com 200 nós interligação de redes XNS da XEROX • Comutação pacotes de compri-­‐
mento fixo (precursor do ATM) 1982 Fim dos anos 70s 1979 1974 – 
31 DNS e TCP/IP • 
1980: – 
passaram a ser usados nomes de domínio, dando origem ao DNS (1983) • 
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Esforço para conectar universidades • 
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Devido ao crescimento da rede, manter e distribuir listas de todos os hosts tornou-­‐se caro 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) – 
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TCP/IP, o protocolo defini8vo na ARPANET e mais tarde na Internet. 1982: definição do protocolo SMTP para e-­‐mail 1983: • Implantação do TCP/IP • Definição do DNS para tradução de nomes para endereços IP 1988 1985 1983 Fim dos anos 70s 1982 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 1979 – 
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1974 • 
1988: controle de conges8onamento do TCP 1985: definição do protocolo FTP 32 História da Internet (1990 – ...) Comercialização da Web; Web2.0, Mobilidade, Redes Sociais Inicio 90s 1994: Mosaic, posteriormente Netscape 1995: NSFnet desac8vada 1995 1991 início dos anos 90: • ARPAnet desa8vada e subs8tuída pela NSFnet • Web inventada por Berners-­‐Lee • Hipertexto, HTML, HTTP, servidor WEB e Browser 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) 1994 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet final 90s 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 • ... Seculo XXI 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 38 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 39