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CI244 - Fundamentos de Redes de Sistemas Distribuídos

Apresentação

EMENTA

Modelos OSI e TCP/IP. Camada de Aplicação. Camada de Transporte. Camada de Rede. Modelos de Sistemas Distribuídos. Estruturas de Sistemas Distribuídos. Coordenação Distribuída.

 

OBJETIVO

Propiciar ao aluno uma visão geral do funcionamento da Internet, bem como de seus principais protocolos e aplicações. Por fim é dada uma visão sobre os conceitos iniciais de Sistemas Distribuídos junto com um panorama de aplicações.

REFERENCIA PARA "LECTURE NOTES":

 

REFERENCIAS E TEMAS DAS AULAS

  • Apresentação da Disciplina, conceitos básicos, pilha de protocolos e tendências futuras. Cap. 1 e 2 de [1,6] e Cap. 1 de [2] (ver também material em "Fun")
  • Transmissão de Dados  Analógicos e Digitais (Transmissão de Sinais, Problemas de Tranmissão e Limites de Banda). Cap. 6 de [6] Cap. 3 de [1]
  • Meio físico de Multiplexação. Cap. 7 e 11 de [6]
  • Codificação de Dados Analógicos e Digitais. Cap. 5 de [1]
  • Camada de Enlace: Framing, Detecção de Erro, Controle de Fluxo e Erro. Cap. 8 de [6], Cap. 7 de [1] e Cap. 3 de [2]
  • Protocolos de Acesso ao Meio: Aloha, Slotted Aloha, CSMA, CSMA/CD. Cap 14. de [6], Cap 5. de [5] e Cap. 4 de [2]
  • Redes Ethernet, padrões, VLANs, redes computadas. Cap 5. de [5] e Cap. 4 de [2]
  • Camada de Rede, endereçamento, subredes, CIDR, máscaras, roteamento e ICMP. Cap. 5, 7, 8 e 9 de [3]
  • Camada de Transporte: UDP e TCP. Cap. 10 e 11 de [3]
  • NAT/DHCP/DNS/MAIL/WEB. Cap. 22, 23, 24 e 25 de [3]
  • Programando com Sockets:   http://www.linuxhowtos.org/C_C++/socket.htm

Bibliografia básica

 

  • [1] William Stalings - Redes e Sistemas de Comunicação de Dados - Ed. Campus 2005
  • [2] Computer Networks, Andrew Tanenbaum e David J. Wetherall, 5th Edition, Prentice-Hall, 2010.
  • [3] Internetworking with TCP/IP Vol. 1, 6th Edition, Douglas E. Comer, Prentice-Hall, 2013.
  • [4] George Couloris, Jean Dollimore e Tim Kindberg. Sistemas Distribuídos: Conceitos e Projetos. Person 2004.
  • [5] Kurose, James F., Keith W. Ross, and Wagner Luiz Zucchi. Redes de Computadores ea Internet: uma abordagem top-down. Pearson, 2010.
  • [6] Douglas E. Comer, Computer Networks and Internets (atualizando o curso, para essa ser a principal referência)

 

Fun

 

Prova  20/04  

 

Questões Prova 1

Plain Text icon questoes.txt — Plain Text, 3 KB (3466 bytes)

Conteúdo do ficheiro

1. Explique algumas das principais tarefas relacionadas com comunicação de dados (Geração de Sinal, Sincronização, Controle de Fluxo e Erro, etc)

2. O que é um protocolo de comuincação de dados ou rede. Neste contexto o que são as arquiteturas de protocolo.

3. Apresente a pilha de protocolos do modelo de referência ISO/OSI, explicando cada uma de suas das camadas.

4. Apresente a pilha de protocolos do modelo de referência da Internet, explicando cada uma de suas das camadas e relacionando com o modelo ISO/OSI

5. Fazer a relação entre niveis do OSI do seguintes problemas: Entregar fim a fim confiável; Seleçao de Rotas; Serviços como e-mail;  Tranmissão de bits através do meio físico e
Controle de Fluxo

6. Explique a necessidade de existir um mecanismo seguro de entrega fim-a-fim na camada de transporte considerando que já existe mecanismos semelhante na camada de Enlace.

7. O que é um sinal, o que significa as representações no domínio do tempo e no domínio da Frequência?

8. O que é a largura de banda de um sinal e o que é a largura de banda de um meio.

9. Explique os seguintes problemas para transmissão de dados: Atenuação, Distorção por Atraso e as diversas formas de ruído.

10. Explique o teorema de Nyquist.

11. Explique o teorema de Shannon.

12. Diferencie sinais analógicos e digitais.

13. Sabemos que ao avaliar uma técnica de codificação podemos observar os
seguintes critério sobre o sinal: Não ter altas frequencias,  Não possuir uma componente contínua, oferecer "Clocking", ou seja, mecanismos de sincronização, Oferece algum tipo de mecanismo de detecção de erro. Explique. 

14. Explique as seguintes técnicas de codificação, considerando os critérios apresentandos na questão anterior: NRZ-L; NRZ-I; Bipolar-AMI;e Manchester.

15. Explique as seguintes técnicas de codificação usando sinais analógicos: ASK, FSK, PSK e QAM.

16. Mostre como podemos digitailizar um sinal analógico usando PCM (Pulse Code Modulation).

17. O que são as técnicas de detecção de erro. Explique os conceitos básicos de cálculo de paridade, checksum e CRC.

18. A camada de enlace trabalha com uma unidade conhecida como quadro (ou frame). Como funcionam as técnicas de framming?

19. O que é controle de fluxo? Explique e compare os protocolos Stop-and-Wait e Janela Deslizantes (Sliding Window).

16. O que é piggybacking e qual usa utilidade

20. Quais são as técnicas base nos mecanismos de controle de erro conhecidos como ARQ (Automatic Repeat Request).

21. Explique o protocolo Go-back-N ARQ mostrando o que acontece no caso da existência de frames de dados, REJ e RR danificados.

22. Explique as técnicas básicas de acesso múltiplo ao meio (particionamento do canal, Acesso Aleatório e Taking-Turns).

23. Quais são as principais técnicas de particionamento de canal para acesso ao meio?

24. Explique e compare os protocolos Aloha e Slotted-Aloha.

25. Explique o procolo CSMA/CD. 

26. Sobre um protocolo que faz "sense" ainda pode ocorrer colisão?

27. Qual a relação entre a realização de detecção de colisão e o tamanho máximo do segmento de rede?

28. Explique o que é uma rede ethernet comutada (switched) e quais suas vantagens. Nesse cenário existe a necessidade de realizar detecção de colisão?

29. O que é o  protocolo ARP (Address Resolution Protocol)?

30. Considerando uma rede Ethernet, o que são VLANs e quais os seus tipos?

Lista de exercícios - Prova 2

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Conteúdo do ficheiro

1. Quantas classes de rede A, B e C existem? Quantos host podem existir em cada rede dessas classes. 

2. Qual é o endereço de broadcast da seguinte subrede 174.29.110.112/28? 

3. Considere um host em uma rede TCP/IP identificado pelo endereço IP 128.138.243.100 e máscara 255.255.255.192. Determine o endereço de rede, o endereço de broadcast dessa rede e os endereços IPs válidos.
o sistema classfull. 

4. Mostre todos os campos de um pacote IP, explicando a função de cada um deles.

5. Um host TCP/IP em geral tem um único endereço IP mas recebe pacotes para várias aplicações diferentes, como essas aplicações são diferenciadas e em que camada do modelo isso ocorre? 

6. Quais são os protocolos da camada de transporte de uma rede TCP/IP. Faça uma comparação entre eles.

7. O que é o protocolo ICMP? Discuta a qual camada pertence e mostre exemplos de mensagens ICMP.

8. Explique a necessidade e o funcionamento do estabelecimento de conexões utilizando o handshake de três vias

9. Quais são os serviços ofertados pelo protocolo TCP. Nesse contexto o que significa ser orientado a conexão.

10. Para que serve o controle de fluxo do TCP? E como ele é feito?

11. No protocolo TCP como são calculados os tempos de retransmissão?

12. O que é congestionamento numa rede de computadores? 

13. Explique o funcionamento do algoritmo Slow-Start TCP, uma das abordagens para controle de congestionamento na Internet. 

14. Descreva a estrutura hierárquica utilizada para a construção de nomes DNS. 

15. Considere que você precisa resolver o nome www.inf.ufpr.br através de um servidor de DNS e que não existe
nenhuma entrada em cache. Quais seriam os passos dessa resolução de nomes?

16. Como funciona o DHCP? Quais são os serviços oferecido. Exemplifique mostrando a troca de mensagens realizada
por um cliente com o servidor para obter um endereço.

17. Como funciona o NAT e para que serve? 

18. Qual o protocolo utilizado para o envio de e-mails? Explique seu funcionamento básico.

19. Apresente dois protocolos utilizandos pelos clientes de e-mail para recuperar (ler) os e-mails.

20. Descreva como o conteúdo de uma página Web é obtido e exibido ao usuário de um navegador

21. Apresente as principais caracteristícas do protocolo HTTP.






Notas Prova 1 e 2

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