50 anos da internet: origem, presente e futuro(?) · 2019. 11. 5. · 1/68 introduçãobeginning o...
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
50 anos da Internet:Origem, Presente e Futuro(?)
Edmundo de Souza e Silva1
Universidade Federal do Rio de Janeiro1Programa de Engenharia de Sistemas e Computação, COPPE
2019
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Perguntas
Você usa a Internet?Você sabe o que é a Internet?Você sabe que a Internet é considerada uma dasrealizações da Engenharia de maior impacto do seçulo20?
por que será?
Quando surgiu a Internet?Quais os motivos que levaram à criação da Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Perguntas
Você usa a Internet?Você sabe o que é a Internet?Você sabe que a Internet é considerada uma dasrealizações da Engenharia de maior impacto do seçulo20?
por que será?
Quando surgiu a Internet?Quais os motivos que levaram à criação da Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Perguntas
Você usa a Internet?Você sabe o que é a Internet?Você sabe que a Internet é considerada uma dasrealizações da Engenharia de maior impacto do seçulo20?
por que será?
Quando surgiu a Internet?Quais os motivos que levaram à criação da Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Perguntas
Você usa a Internet?Você sabe o que é a Internet?Você sabe que a Internet é considerada uma dasrealizações da Engenharia de maior impacto do seçulo20?
por que será?
Quando surgiu a Internet?Quais os motivos que levaram à criação da Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Perguntas
Você usa a Internet?Você sabe o que é a Internet?Você sabe que a Internet é considerada uma dasrealizações da Engenharia de maior impacto do seçulo20?
por que será?
Quando surgiu a Internet?Quais os motivos que levaram à criação da Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Internet faz 50 anos
Em 29 de Outubro de 1969 o primeiro pacote deinformação foi enviado da UCLAWorkshop na UCLA em 29 de Outubro de 2019!
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
A Palestra
Fazer um breve históricoQual a importância da ciência no desenvolvimento daInternet?Falar sobre o presente
AplicaçõesFalar um pouquinho sobre a pesquisa atual no grupo quecoordeno na COPPE.
Considerações sobre o futuro.Façam perguntas
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
A Palestra
Fazer um breve históricoQual a importância da ciência no desenvolvimento daInternet?Falar sobre o presente
AplicaçõesFalar um pouquinho sobre a pesquisa atual no grupo quecoordeno na COPPE.
Considerações sobre o futuro.Façam perguntas
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
A Palestra
Fazer um breve históricoQual a importância da ciência no desenvolvimento daInternet?Falar sobre o presente
AplicaçõesFalar um pouquinho sobre a pesquisa atual no grupo quecoordeno na COPPE.
Considerações sobre o futuro.Façam perguntas
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
A Palestra
Fazer um breve históricoQual a importância da ciência no desenvolvimento daInternet?Falar sobre o presente
AplicaçõesFalar um pouquinho sobre a pesquisa atual no grupo quecoordeno na COPPE.
Considerações sobre o futuro.Façam perguntas
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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A Palestra
Fazer um breve históricoQual a importância da ciência no desenvolvimento daInternet?Falar sobre o presente
AplicaçõesFalar um pouquinho sobre a pesquisa atual no grupo quecoordeno na COPPE.
Considerações sobre o futuro.Façam perguntas
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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In the Beginning
In the Beginning
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O que é a Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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O que é a Internet?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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O que é a Internet?
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O que é a Internet?Evolução
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HistóricoInício
Necessidade de COMPARTILHAR RECURSOSAcesso remoto a recursos
o que é um RECURSO?
Custo de hardware baixando“Inteligência” para compartilhar recursos
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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HistóricoInício
Necessidade de COMPARTILHAR RECURSOSAcesso remoto a recursos
o que é um RECURSO?
Custo de hardware baixando“Inteligência” para compartilhar recursos
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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HistóricoInício
Necessidade de COMPARTILHAR RECURSOSAcesso remoto a recursos
o que é um RECURSO?
Custo de hardware baixando“Inteligência” para compartilhar recursos
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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HistóricoInício
Necessidade de COMPARTILHAR RECURSOSAcesso remoto a recursos
o que é um RECURSO?
Custo de hardware baixando“Inteligência” para compartilhar recursos
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HistóricoO que existia?
Rede Telefônica
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Histórico
Leonard Kleinrock descreve os princípios da tecnologia decomutação por pacotesUniversity of California, Los Angeles (UCLA) ganha aproposta para implementar a primeira rede de comutaçãopor pacotes junto com a BBN.
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HistóricoUCLA
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HistóricoUCLA
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HistóricoUCLA
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HistóricoUCLA
Qual foi a primeira mensagem enviada na Internet?LOPor que?
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HistóricoUCLA
Qual foi a primeira mensagem enviada na Internet?LOPor que?
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HistóricoUCLA
Qual foi a primeira mensagem enviada na Internet?LOPor que?
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
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A Ciência por trás da Internet
Compartilhamento eficiente de recursosComutação por pacotes
o que é Comutação por pacotes?
Informação é dividida em pequenos pacotes?Pacotes enviados independentementePor que é eficiente?
só uso se preciso
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Resource Sharing
What are the problems?Are the solutions proposed efficient?One abstraction: a queueThe Internet used basic queueing theory since its inception
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Resource Sharing
What are the problems?Are the solutions proposed efficient?One abstraction: a queueThe Internet used basic queueing theory since its inception
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Resource Sharing
What are the problems?Are the solutions proposed efficient?One abstraction: a queueThe Internet used basic queueing theory since its inception
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Resource Sharing
What are the problems?Are the solutions proposed efficient?One abstraction: a queueThe Internet used basic queueing theory since its inception
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Resource SharingQueues
Queues are everywhereWhy queues naturally arise?Contention for resources
communication linedisksCPU...
arrivals departures
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Resource SharingQueues
Queues are everywhereWhy queues naturally arise?Contention for resources
communication linedisksCPU...
arrivals departures
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Resource SharingQueues
Queues are everywhereWhy queues naturally arise?Contention for resources
communication linedisksCPU...
arrivals departures
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Resource SharingQueues
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Na UCLA
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A Ciência por trás da Internetredes
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A Ciência por trás da Internet
A Internet e a Web: muitos problemas reais interessantes
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Wireless: distributed queue
How to share the wireless channel among users?User can send data at any time.Users do not know when other users want the channel.Therefore, we cannot form a simple queue of requests.we want to avoid a central controller.
A simple proposal?
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Wireless: distributed queue
How to share the wireless channel among users?User can send data at any time.Users do not know when other users want the channel.Therefore, we cannot form a simple queue of requests.we want to avoid a central controller.
A simple proposal?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Wireless: distributed queue
How to share the wireless channel among users?User can send data at any time.Users do not know when other users want the channel.Therefore, we cannot form a simple queue of requests.we want to avoid a central controller.
A simple proposal?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Wireless: distributed queue
How to share the wireless channel among users?User can send data at any time.Users do not know when other users want the channel.Therefore, we cannot form a simple queue of requests.we want to avoid a central controller.
A simple proposal?
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Wireless: distributed queue
How to share the wireless channel among users?User can send data at any time.Users do not know when other users want the channel.Therefore, we cannot form a simple queue of requests.we want to avoid a central controller.
A simple proposal?
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Wireless: a simple protocol
If a user wants to send data she simply sendsA conflict may arise −→ data is lostUser may detect conflict (loss of data)If conflict, user resends data at later timeQuestion: is this scheme efficient?(What is efficient?)
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Wireless: a simple protocol
If a user wants to send data she simply sendsA conflict may arise −→ data is lostUser may detect conflict (loss of data)If conflict, user resends data at later timeQuestion: is this scheme efficient?(What is efficient?)
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Wireless: a simple protocol
If a user wants to send data she simply sendsA conflict may arise −→ data is lostUser may detect conflict (loss of data)If conflict, user resends data at later timeQuestion: is this scheme efficient?(What is efficient?)
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Wireless: a simple protocol
If a user wants to send data she simply sendsA conflict may arise −→ data is lostUser may detect conflict (loss of data)If conflict, user resends data at later timeQuestion: is this scheme efficient?(What is efficient?)
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Wireless: a simple protocol
If a user wants to send data she simply sendsA conflict may arise −→ data is lostUser may detect conflict (loss of data)If conflict, user resends data at later timeQuestion: is this scheme efficient?(What is efficient?)
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Hoje
Hoje
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HojeEnorme número de aplicações
Teia de aplicações interligadasMáquinas de buscaStreaming...
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HojeEnorme número de aplicações
Teia de aplicações interligadasMáquinas de buscaStreaming...
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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HojeEnorme número de aplicações
Teia de aplicações interligadasMáquinas de buscaStreaming...
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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HojeEnorme número de aplicações
Teia de aplicações interligadasMáquinas de buscaStreaming...
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ExamplesWebsite network
Data: connections between webpagesQuestion: which webpage to suggest to a web user?
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ExamplesWebsite network
Data: connections between webpagesQuestion: which webpage to suggest to a web user?
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P2P
Scalability issuesDesign more robust systems
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P2P
Scalability issuesDesign more robust systems
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Example
publisher unavailability can be severe: a large numbers ofswarms have no publishers for a large fraction of time.In the absence of publishers, peers may not be able toreconstruct their filesIf a peer arrives after the initial popularity wave, content islikely to be unavailable and peer must wait until publisherreappears
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Example
publisher unavailability can be severe: a large numbers ofswarms have no publishers for a large fraction of time.In the absence of publishers, peers may not be able toreconstruct their filesIf a peer arrives after the initial popularity wave, content islikely to be unavailable and peer must wait until publisherreappears
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Example
publisher unavailability can be severe: a large numbers ofswarms have no publishers for a large fraction of time.In the absence of publishers, peers may not be able toreconstruct their filesIf a peer arrives after the initial popularity wave, content islikely to be unavailable and peer must wait until publisherreappears
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Example
publisher unavailability can be severe: a large numbers ofswarms have no publishers for a large fraction of time.In the absence of publishers, peers may not be able toreconstruct their filesIf a peer arrives after the initial popularity wave, content islikely to be unavailable and peer must wait until publisherreappearsWhat is the dependence of the swarm on the publisher?
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P2P
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P2P
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
P2P
swarm is
self-sustainable
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P2P
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
P2P
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
P2P
peers that completedownload depart
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
P2P
PROBLEM:Missing piece Need publisher
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P2P
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P2PScalability
Does the solution scales with number of users?Are there fundamental limitations?
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200 250
simul
approx
U=2, µ=0.5
U=1, µ=0.5
Th
rou
gh
pu
t
Population
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VideoaulasExemplos
CEDERJ
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VideoaulasExemplos
COURSERA - Exemplo de videoaula no exterior
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VideoaulasExemplos
site: Videoaula@RNPVideoaulas do curso CEDERJ e outras também podem ser encontradas nosite da RNP: procure por videoaula@RNP no Google acesso é livre
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VideoaulasExemplos
RNP-CEDERJ
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A Few Topics
Wireless networks, Cellular networks including 5G and beyond, Vehicularnetworks, Dynamic spectrum sharing, Interference management andmitigation, MIMO-based networking, Mobile sensing and applications,
Mobility management and models, Innovative Internet architectures, Internetof Things and Cyber-physical systems, Software-defined Networking and
Radio, Optical networks, Overlay and peer-to-peer networks, Energyefficiency in networks, Machine Learning and AI for networks, Datacenter
networking, Localization and location-based services, Multimedia networking,Network management, Network measurement and analysis, Network security
and privacy . . .
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Futuro
O Futuro (???)
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IoE
The Internet of Everything“the intelligent connection of people, process, data and
things.”
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Internet of ThingsXXX
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Vehicular Networks
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Information Centric Networks
Addresses scalability challenges for content disseminationICNs: focus is on content, rather than on hostsIssues: Cache-network architecture, etc
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Information Centric Networks
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Internet Quântica
Internet Quântica
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Internet Quântica
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Internet Quântica
quantum memories to store qubitsgenerate link Bell states (entanglements)transfer quantum states directly between nodespropagate entanglements
destructive Bell state measurement
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Internet Quântica
quantum memories to store qubitsgenerate link Bell states (entanglements)transfer quantum states directly between nodespropagate entanglements
destructive Bell state measurement
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Internet Quântica
quantum memories to store qubitsgenerate link Bell states (entanglements)transfer quantum states directly between nodespropagate entanglements
destructive Bell state measurement
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Internet Quântica
quantum memories to store qubitsgenerate link Bell states (entanglements)transfer quantum states directly between nodespropagate entanglements
destructive Bell state measurement
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Internet Quântica
quantum memories to store qubitsgenerate link Bell states (entanglements)transfer quantum states directly between nodespropagate entanglements
destructive Bell state measurement
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Some Projects of our Group
Current Projects of our Group
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Motivation
Measurement, modeling and analysis have been essentialareas of research since the dawn of the Internet.UCLA was the ARPANET Network Measurement Center.
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Motivation
H. James Harrington: former IBM, CEO HarringtonManagement Systems, author, etcMeasurement is the first step that leads to control andeventually to improvement. If you can’t measure something,you can’t understand it. If you can’t understand it, you can’tcontrol it. If you can’t control it, you can’t improve it.
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Objective
Focus: lightweight measurements performed at homegateway routers.. . . and data analysis.Home routers are conduit to home devices→ ideal placeto implement measurement functionalities.Project: collaboration among Brazil and the USA (UFRJand UMass), Gigalink and Anlix incubated at UFRJ for datagathering and analysis.
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Objective
Focus: lightweight measurements performed at homegateway routers.. . . and data analysis.Home routers are conduit to home devices→ ideal placeto implement measurement functionalities.Project: collaboration among Brazil and the USA (UFRJand UMass), Gigalink and Anlix incubated at UFRJ for datagathering and analysis.
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Objective
Focus: lightweight measurements performed at homegateway routers.. . . and data analysis.Home routers are conduit to home devices→ ideal placeto implement measurement functionalities.Project: collaboration among Brazil and the USA (UFRJand UMass), Gigalink and Anlix incubated at UFRJ for datagathering and analysis.
E. de Souza e Silva 50 anos Internet
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Introdução Beginning O que é a Internet para você Hoje Futuro Objectives Measurement DDoS Loss Traffic Thanks
Objective
Focus: lightweight measurements performed at homegateway routers.. . . and data analysis.Home routers are conduit to home devices→ ideal placeto implement measurement functionalities.Project: collaboration among Brazil and the USA (UFRJand UMass), Gigalink and Anlix incubated at UFRJ for datagathering and analysis.
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Objective
Three issues:Issue 1: Automatically detect problems in the network.Issue 2: Assess quality of experience (QoE) of residential users.Issue 3: Analyze traffic: try to find traffic profiles.Issue 4: investigate DDoS detection at the network edge.
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Objective
Three issues:Issue 1: Automatically detect problems in the network.Issue 2: Assess quality of experience (QoE) of residential users.Issue 3: Analyze traffic: try to find traffic profiles.Issue 4: investigate DDoS detection at the network edge.
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Objective
Three issues:Issue 1: Automatically detect problems in the network.Issue 2: Assess quality of experience (QoE) of residential users.Issue 3: Analyze traffic: try to find traffic profiles.Issue 4: investigate DDoS detection at the network edge.
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Objective
Three issues:Issue 1: Automatically detect problems in the network.Issue 2: Assess quality of experience (QoE) of residential users.Issue 3: Analyze traffic: try to find traffic profiles.Issue 4: investigate DDoS detection at the network edge.
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MeasurementInfrastructure
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Measurement Infrastructure
Partnership University + ISP + startup at COPPE/UFRJData collection campaign at the network edgeAlmost 4,000 homes collecting data (and growing)
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Measurement Infrastructure
Partnership University + ISP + startup at COPPE/UFRJData collection campaign at the network edgeAlmost 4,000 homes collecting data (and growing)
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Measurement Infrastructure
Partnership University + ISP + startup at COPPE/UFRJData collection campaign at the network edgeAlmost 4,000 homes collecting data (and growing)
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Measurement InfrastructureData
Traffic (byte counts and packet count): download/uploadloss rate, latencyprocessor load, etc.WiFi: transmission rate, SNR, etc.measurement intervals: 1 minute: Large number of timeseries
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Measurement InfrastructureData
Traffic (byte counts and packet count): download/uploadloss rate, latencyprocessor load, etc.WiFi: transmission rate, SNR, etc.measurement intervals: 1 minute: Large number of timeseries
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Measurement InfrastructureData
Traffic (byte counts and packet count): download/uploadloss rate, latencyprocessor load, etc.WiFi: transmission rate, SNR, etc.measurement intervals: 1 minute: Large number of timeseries
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Measurement InfrastructureData
Traffic (byte counts and packet count): download/uploadloss rate, latencyprocessor load, etc.WiFi: transmission rate, SNR, etc.measurement intervals: 1 minute: Large number of timeseries
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Measurement InfrastructureData
Traffic (byte counts and packet count): download/uploadloss rate, latencyprocessor load, etc.WiFi: transmission rate, SNR, etc.measurement intervals: 1 minute: Large number of timeseries
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Example: data collection infrastructure
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Goals
Perform extensive data analysis: Machine LearningtechniquesApply unsupervised learning techniques ofspatial/temporal patterns to identify anomalous behavior.Identify changes (traffic, etc.) and automatically inferpossible causes of these changes.New perspectives to understanding behavior of domesticnetworks
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Goals
Perform extensive data analysis: Machine LearningtechniquesApply unsupervised learning techniques ofspatial/temporal patterns to identify anomalous behavior.Identify changes (traffic, etc.) and automatically inferpossible causes of these changes.New perspectives to understanding behavior of domesticnetworks
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Goals
Perform extensive data analysis: Machine LearningtechniquesApply unsupervised learning techniques ofspatial/temporal patterns to identify anomalous behavior.Identify changes (traffic, etc.) and automatically inferpossible causes of these changes.New perspectives to understanding behavior of domesticnetworks
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Goals
Perform extensive data analysis: Machine LearningtechniquesApply unsupervised learning techniques ofspatial/temporal patterns to identify anomalous behavior.Identify changes (traffic, etc.) and automatically inferpossible causes of these changes.New perspectives to understanding behavior of domesticnetworks
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A lightweight approach for DDoSdetection at home gateways
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Objective
DDoS attacks are prevalent!more than 1/3 of class C active networks were targeted bythis kind of attacks (2015 and 2017)Continuing report updates (2018/2019):“. . . despite the law enforcement efforts, DDoS attacksremain a real threat to business”, DDoS report May 21,2019.How to detect problems and react fast?
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DDoS detection
Simplicity: Methodology − simple enough to scale;Locality: Detection of problems close to the source;Efficiency: fast attack identification;Minimalism: collect a minimum amount of information atthe home-routers.(avoid interfering with performance and invading users’privacy.)
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DDoS detection
Simplicity: Methodology − simple enough to scale;Locality: Detection of problems close to the source;Efficiency: fast attack identification;Minimalism: collect a minimum amount of information atthe home-routers.(avoid interfering with performance and invading users’privacy.)
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DDoS detection
Simplicity: Methodology − simple enough to scale;Locality: Detection of problems close to the source;Efficiency: fast attack identification;Minimalism: collect a minimum amount of information atthe home-routers.(avoid interfering with performance and invading users’privacy.)
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DDoS detection
Simplicity: Methodology − simple enough to scale;Locality: Detection of problems close to the source;Efficiency: fast attack identification;Minimalism: collect a minimum amount of information atthe home-routers.(avoid interfering with performance and invading users’privacy.)
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Lightweight Approach For DDoS detection
Question:Is it feasible to detect DDoS attacks, in an extremelylightweight fashion, without relying on information frompacket headers?Methodology
Machine learning techniques!
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Lightweight Approach For DDoS detection
Question:Is it feasible to detect DDoS attacks, in an extremelylightweight fashion, without relying on information frompacket headers?Methodology
Machine learning techniques!
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A few ResultsExample: Classification Results
Botnet Accuracy Precision Recall F1 Score
Mirai/BASHLITE 0.999688 0.997151 0.992361 0.994751
Different types of attacks (e.g. TCP ACK flood, etc.).Real attack code.Considered different ML modelsDetecting DDoS attacks requires identification of subtlepatterns in the baseline home-user traffic.Did not use packet headers
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A change point detection problem
Inferring network problems andQoE from the edge
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Inferring network problems from the edge
Objective:automatic problem identification:Congestion, equipment problems, attacksTemporal pattern identification from data collected
Issues:Is the user QoE affected?Can we correlate QoS metrics with technical call to ISP callcenter?
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Inferring network problems from the edge
Objective:automatic problem identification:Congestion, equipment problems, attacksTemporal pattern identification from data collected
Issues:Is the user QoE affected?Can we correlate QoS metrics with technical call to ISP callcenter?
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Inferring network problems from the edgeMethodology
Machine learning approaches for detecting and locatingnetwork problems.Construct models to detect statistical changes: ChangePoint Detection problem.Spatial-time correlations using ISP network topology.Locate root causesQoE
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Inferring network problems from the edgeDataset and model
2485 clients between 08/08/2018 e 23/09/2018Packet loss model.51041 time series for training.25700 time series for testing.
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Inferring network problems from the edgeDataset and model
2485 clients between 08/08/2018 e 23/09/2018Packet loss model.51041 time series for training.25700 time series for testing.
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Inferring network problems from the edgeDataset and model
2485 clients between 08/08/2018 e 23/09/2018Packet loss model.51041 time series for training.25700 time series for testing.
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Inferring network problems from the edgeChange point detection problem
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora
13
57
911
1315
1719
21Sí
mbo
lo O
bser
váve
l
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Inferring network problems from the edge
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Inferring network problems from the edge
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Inferring network problems from the edge
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
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Inferring network problems from the edge
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora
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Additional Results
Considering phone calls to the Call Center (technicalcomplaints), associated with nodes connected tohome-router performing measurements:The method identified 95% of phone calls.
D
H
G
C
B
A
F
E I
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Additional Results
Considering phone calls to the Call Center (technicalcomplaints), associated with any nodes in topology: Themethod identified 89% of phone calls.
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Learning Traffic Profiles from theEdge
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Learning Traffic Profiles from the Edge
Objective:
Understand characteristics of traffic generated by homeusersHow to extract meaningful features from dataset, preservingusers’ privacy (e.g., assuming that traffic is fully encrypted)
Methodology: based on Machine learning techniques
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Learning Traffic Profiles from the Edge
Objective:
Understand characteristics of traffic generated by homeusersHow to extract meaningful features from dataset, preservingusers’ privacy (e.g., assuming that traffic is fully encrypted)
Methodology: based on Machine learning techniques
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Learning Traffic Profiles from the Edge
Median download and upload traffic per minute for alluser-day of each cluster.
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Learning Traffic Profiles from the Edge
User profile for a month.(A, B, C, D, E are clusters - user-day pattern).
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Obrigado
OBRIGADOPERGUNTAS?
www.abc.org.br/~edmundowww.land.ufrj.br/~edmundo
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