1 Redes de computadores e a Internet 2-Camada de aplicação 2.1 Princípios de aplicações de rede...

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Redes de computadores e a Internet2-Camada de aplicação

2.1 Princípios de aplicações de rede

2.2 Web e HTTP

2.3 FTP

2.4 Correio eletrônico SMTP, POP3, IMAP

2.5 DNS

2.6 Compartilhamento de arquivos P2P

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Redes de computadores e a InternetCamada de aplicação

Nossos objetivos:

Conceitual, aspectos de implementação de protocolos de aplicação de redes Modelos de serviço da camada de transporte Paradigma cliente-servidor Paradigma peer-to-peer Aprender sobre protocolos examinando protocolos da camada de aplicação

populares: HTTP FTP SMTP/POP3/IMAP

DNS

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Algumas aplicações de rede

E-mail

Web (início da década de 1990)

Mensagem instantânea

Login remoto (Telnet)

Compartilhamento de arquivo (P2P)

Jogos de rede multiusuário

Rádio via Internet

TV sobre IP (IPTV)

Telefonia via Internet

Videoconferência em tempo real

2-Camada de aplicação

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Criando uma nova aplicação de rede

Escrever programas que Executem sobre diferentes sistemas

finais e Se comuniquem através de uma rede.

Ex.: Web – software de servidor Web se comunicando com software do browser

Nenhum software é escrito para dispositivos no núcleo da rede Dispositivos do núcleo da rede não

trabalham na camada de aplicação

Esta estrutura permite um rápido desenvolvimento de aplicação


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2.2 Web e HTTP

2.3 FTP


2.5 DNS


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Cliente-servidor

Peer-to-peer (P2P)

Híbrida de cliente-servidor e P2P

Arquiteturas de aplicação

•O Desenvolvedor aproveitará uma das três arquiteturas mais utilizadas em aplicações modernas de rede:


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Arquitetura cliente-servidorServidor:

Hospedeiro sempre ativo Endereço IP permanente Fornece serviços solicitados

pelo cliente

Clientes: Comunicam-se com o servidor Podem ser conectados intermitentemente Podem ter endereço IP dinâmico Não se comunicam diretamente

uns com os outros


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Arquitetura cliente-servidor

Exemplos de aplicações que utilizam arquitetura cliente-sevidor:

• WEB• Transferência de arquivos• Login remoto• Email• Blogs

Muitas vezes utiliza-se conjuntos de servidores para criar um SERVIDOR VIRTUAL.


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Arquitetura P2P pura

Nem sempre há um servidor

Sistemas finais arbitrários comunicam-se diretamente

Pares são intermitentemente conectados e podem trocar seus endereços IP cada vez que forem ligados

Ex.: Emule, Gnutella


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Arquitetura P2P pura Altamente escaláveis mas difíceis

de gerenciar :

Milhões de pares podem participar da comunidade de compartilhamento de arquivos, sendo que cada um deles funciona como um servidor e contribui com recursos para a comunidade.

Cada par adicional não apenas aumenta a demanda, mas também aumenta a capacidade de serviço.


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Arquitetura P2P pura Apresentam 2 desafios:

A quase totalidade dos ISPs residenciais (DSL) foram dimensionados para uso de largura de banda assimétrica, ou seja, para muito mais tráfego de entrada do que de saída. As aplicações P2P precisam ser criadas para que sejam amigáveis aos ISPs.

Em razão de sua natureza altamente distribuída e exposta, as aplicações P2P podem ser um desafio para proteger.


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Híbrida de cliente-servidor e P2PNapster – Extinto – Compartilhamento de arquivos MP3 Transferência de arquivo P2P - Arquivos eram trocados diretamente entre pares. Busca centralizada de arquivos: Um par consultava um servidor central para determinar quais pares que estavam em funcionamento tinham um arquivo MP3 desejado.

Conteúdo de registro dos pares no servidor central

Consulta de pares no mesmo servidor central para localizar o conteúdo


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Híbrida de cliente-servidor e P2P

Instant messaging Bate-papo entre dois usuários é P2P - O texto enviado entre dois usuários não passa pelo servidor. Detecção/localização centralizada de presença:

Usuário registra seu endereço IP com o servidor central quando fica on-line

Usuário contata o servidor central para encontrar endereços IP dos amigos on-line.


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Comunicação de processos

• Programas que rodam em vários sistemas finais comunicam-se por processos.

• Quando os processos comunicantes estão rodando no mesmo sistema final, eles comunicam-se entre si usando comunicação interprocessos, cujas regras são determinadas pelo sistema operacional.


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Processo: programa executando num hospedeiro

Dentro do mesmo hospedeiro: dois processos se comunicam usando comunicação interprocesso (definido pelo Sistema Operacional)

Processos em diferentes hospedeiros se comunicam por meio de troca de mensagens

Processo cliente: processo que inicia a comunicação

Processo servidor: processo que espera para ser contatado


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Processo: programa executando num hospedeiro Por exemplo, na aplicação Web, o processo browser de um cliente

troca mensagens com o processo de um servidor Web.

Em um sistema de compartilhamento de arquivos P2P, um arquivo é transferido de um processo que está em um par para outro que está em outro par.


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Redes de computadores e a InternetCamada de aplicação - Sockets

Um processo envia/recebe mensagens para/de seu socket.

O socket é análogo a uma porta. O processo de envio empurra a mensagem para fora da porta.

O processo de envio confia na infra-estrutura de transporte no outro lado da

porta que leva a mensagem para o socket no processo de recepção. É também denominado API (Interface de Programação da

Aplicação): (1) escolha do protocolo de transporte; (2) habilidade para fixar poucos parâmetros (Tamanho do buffer e segmentos).

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Redes de computadores e a InternetCamada de aplicação - Sockets

É também denominado API (Interface de Programação da Aplicação):

Os únicos controles que o desenvolvedor da aplicação tem do lado da camada de transporte são:

(1) escolha do protocolo de transporte; (2) Talvez a habilidade para fixar poucos

parâmetros (Tamanho do buffer e segmentos).

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Redes de computadores e a InternetCamada de aplicação-Processos de endereçamento

Para um processo receber mensagens, ele deve ter um identificador.

Um hospedeiro possui um único endereço IP de 32 bits (IPV-4).

P.: O endereço IP do hospedeiro onde o processo está executando é suficiente para identificar o processo?

R.: Não, muitos processos podem estar em execução no mesmo hospedeiro.

O identificador inclui o endereço IP e o número da porta associada ao processo no hospedeiro

Exemplos de números de porta: Servidor HTTP: 80 Servidor de Correio (SMTP) : 25

• Lista do número de portas pode ser encontrada no site www.iana.org.

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O protocolo da camada de aplicação define

É importante distinguir aplicações de rede de protocolos de camada de aplicação. Um protocolo de camada de aplicação é apenas um pedaço (embora grande) de aplicação da rede.Exemplo:1- Aplicação WEB e o protocolo de aplicação WEB, HTTP. Este define o formato e a seqüência das mensagens que são passadas entre o browser e o servidor WEB.2- Correio eletrônico e o protocolo SMTP (RFC – 5321).


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Um protocolo da camada de aplicação define:

Tipo das mensagens trocadas, mensagens de requisição e resposta. Sintaxe dos tipos de mensagem: os campos nas mensagens e como

são delineados. Semântica dos campos, ou seja, significado da informação nos

campos. Regras para quando e como os processos enviam e respondem às

mensagens.

Protocolos de domínio público: Definidos nas RFCs - IETF Recomendados para interoperabilidade Ex.: HTTP (RFC 2616), SMTP (5321)

Protocolos proprietários: Ex.: KaZaA


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De qual serviço de transporte uma aplicação necessita?

TCP UDP

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Os serviços podem ser classificados segundo quatro dimenções:

• Transferência confiável de dados ( TCP IMPLEMENTA)

• Vazão (TCP e UDP não implementam)• Temporização (TCP e UDP não implementam)• Segurança (SSL (camada de sockets seguros

implementam))

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2-Camada de aplicaçãoDe qual serviço de transporte uma aplicação necessita?

Transferência confiável de dados: Perda de dados Algumas aplicações (ex.: áudio) podem tolerar alguma perda. Outras aplicações (ex.: transferência de arquivos, telnet) exigem

transferência de dados 100% confiável.

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Temporização (TCP e UDP não implementam este serviço) Algumas aplicações (ex.: telefonia Internet, jogos interativos)

exigem baixos atrasos fim a fim para serem “efetivos”.

Como exemplo, se cada bit que o remetente insere no socket chega ao socket destinatário em menos de 100 milissegundos. Esse serviço seria atrativo para aplicações interativas em tempo real,como a telefonia por Internet.

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Vazão : Banda passante (TCP e UDP não implementam este serviço) Algumas aplicações (ex.: multimídia) exigem uma banda mínima

para serem “efetivas”. Exemplo: Se uma aplicação de telefonia por Internet codifica

voz a 32 bits/s, ela precisa enviar dados para a rede e fazer com que sejam entregues na aplicação receptora a essa mesma taxa.

Outras aplicações (“aplicações elásticas- Correio eletrônico, transferência de arquivos”) melhoram quando a banda disponível aumenta.

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Segurança (Fornecido pela camada de aplicação) Codificação e decodificação de dados Autenticação do ponto terminal.

• Aperfeiçoamento do TCP : SSL – Camada de Sockets Seguros• Oferece serviços de segurança processo a processo incluindo,

codificação, integridade dos dados e autenticação do ponto de chegada.

• salientamos que o SSL não é um terceiro protocolo, no mesmo nível do TCP e do UDP, mas um aperfeiçoamento do TCP implementado na camada de aplicação.

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TCP Serviço Orientado à conexão

• Apresentação• Envio full-duplex (simultânea)

Serviço confiável de transporte• Quando um lado da aplicação passa uma cadeia de bytes para dentro de um socket, pode contar com o TCP para entregar a mesma cadeiade dados ao socket receptor sem falta de bytesnem bytes duplicados.

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TCP • O TCP inclui um mecanismo de controle de

congestionamento,voltado ao bem-estar geral da Internet e não ao benefício direto dos processos comunicantes. Este mecanismo limita a capacidade de transmissão de um processo quando a rede está congestionada.

• A limitação da velocidade de transmissão pode ter um efeito muito prejudicial sobre aplicações de áudio e vídeo em tempo real que imponham uma limitação de largura de banda mínima.

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2-Camada de aplicaçãoRequisitos de transporte de aplicação comuns

2 - 30

Aplicação

Transferência de arquivose-mail

documentos WebTelefonia via Internet

áudio/vídeo Armazenadojogos interativos

Mensagem Instantânea

Perdas

sem perdassem perdastolerantetolerante

tolerantetolerante

sem perda

Largura de Banda

elásticaelásticaelásticaáudio: 5 Kbps-1 Mbpsvídeo:10 Kbps-5 Mbpsigual à anterior Alguns kbps – 10 mbps

elástica

Sensibilidade ao atraso

nãonãonãosim, décimos de segundosim, segundosSim,décimos de segundosim

Exemplo de requisitos de algumas aplicações:

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2-Camada de aplicaçãoServiços dos protocolos de transporte da

InternetServiço TCP:

Orientado à conexão: conexão requerida entre processos cliente e servidor Apresentação

Transporte confiável: entre os processos de envio e recepção Controle de congestionamento: protege a rede do excesso de

tráfego Não oferece: garantias de temporização e de banda mínima. Ou seja, o TCP garante a entrega de todos os dados, mas não dá nehuma garantia quanto à velocidade de entrega ou aos atrasos experimentados.

Serviço UDP: Transferência de dados não confiável entre os processos transmissor e

receptor Não oferece: estabelecimento de conexão, confiabilidade, controle

de congestionamento, garantia de temporização e de banda mínima.

P.: Por que ambos? Por que existe o UDP?

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2-Camada de aplicaçãoAplicação e protocolos de transporte da Internet

Aplicação

acesso de terminais remotosWeb

transferência de arquivostelefonia Internet

Correio eletrônico

Protocolo de aplicação

Telnet [RFC 854]HTTP [RFC 2616]FTP [RFC 959]RTP ou proprietário(por exemplo, Skipe)

SMTP (RFC 5321)

Protocolo detransporte

TCPTCPTCPtipicamente UDP

TCP

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2.2 Web e HTTP

2.3 FTP


2.5 DNS


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• TELEFONE – década de 1870.• TELEVISÃO – 1920-1930• WEB - Início década de 1990.

• Funciona por demanda. Usuários recebem o que querem, quando querem.

Tecnologias de comunicação eletrônica que provocaram enormes impactos sociais.

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2-Camada de aplicaçãoWeb e HTTP

Primeiro alguns jargões

Página Web consiste de objetos

Objeto pode ser arquivo HTML, uma imagem JPEG, uma imagem GIF, applet Java, arquivo de áudio,…

A página Web consiste de arquivo- base HTML, que inclui vários objetos referenciados.

Cada objeto é endereçado por uma URL

Exemplo de URL:

www.someschool.edu/someDept/pic.gif

Nome do hospedeiro Nome do caminho

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2-Camada de aplicaçãoWeb e HTTP

• O protocolo da camada de aplicação HTTP define como cliente WEB os browsers (navegadores – Firefox – Microsoft Internet Explore) requisitam páginas Web aos servidores WEB (Apache, Microsoft Internet Information Server).•Portanto a aplicação WEB consiste em:

• Um padrão para o formato do documento – HTML.• Browsers Web - Firefox – Microsoft Internet Explore.• Servidores WEB- Apache, Microsoft Internet Information Server.• Protocolo da Camada de Aplicação – HTTP.

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2-Camada de aplicaçãoVisão geral do HTTP

HTTP: HyperText Transfer Protocol

Protocolo da camada de aplicação da Web. Define o formato e a sequência das mensagens que são passadas entre o browser e o servidor Web.

Modelo cliente/servidor Cliente: browser que solicita, recebe e apresenta objetos da Web

Servidor: envia objetos em resposta a pedidos

• HTTP define a estrutura de menagens e o modo como o cliente e o servidor as trocam.

HTTP 1.0: RFC 1945 até 1997

HTTP 1.1: RFC 2616 a partir de 1998

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HTTP utiliza TCP: Cliente inicia conexão TCP (cria socket) para o servidor na porta 80.

Servidor aceita uma conexão TCP do cliente.

mensagens HTTP (mensagens do protocolo de camada de aplicação) são trocadas entre o browser (cliente HTTP) e o servidor Web (servidor HTTP).

Web e HTTP

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HTTP utiliza TCP:

A conexão TCP é fechada.

Vantagem da arquitetura de camadas: O HTTP não precisa se preocupar com dados perdidos ou com detalhes de como o TCP recupera a perda de dados ou os reordena dentro da rede. Esta é tarefa do TCP e dos protocolos das camadas mais inferiores da pilha de protocolos.

Web e HTTP

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HTTP é “um protocolo sem estado” O servidor não mantém informação sobre os pedidos

passados pelos clientes Se um cliente solicita o mesmo objeto duas vezes

em um intervalo de poucos segundos, o servidor não responde dizendo que acabou de enviar o objeto; em vez disso,envia novamente o objeto, pois não armazenou o estado do solicitação anterior.

Protocolos que mantêm informações de “estado” são complexos!

Histórico do passado (estado) deve ser mantido Se o servidor/cliente quebra, suas visões de “estado”

podem ser inconsistentes, devendo ser reconciliadas.

Web e HTTP

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2-Camada de aplicaçãoConexões HTTP

HTTP não persistente ( A conexão não persiste para outros objetos) No máximo, um objeto é enviado sobre uma conexão TCP

O HTTP/1.0 utiliza HTTP não persistente

HTTP persistente Múltiplos objetos podem ser enviados sobre uma conexão TCP entre o cliente e o servidor

O HTTP/1.1 utiliza conexões persistentes em seu modo padrão

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2-Camada de aplicaçãoHTTP não persistente

1a. Cliente HTTP inicia conexão TCP ao servidor HTTP (processo) em www.someSchool.edu. Porta 80 é a default para o servidor HTTP

1b. Servidor HTTP no hospedeiro www.someSchool.edu esperando pela conexão TCP na porta 80. “Aceita” conexão, notificando o cliente

2. Cliente HTTP envia HTTP request message (contendo a URL) para o socket da conexão TCP

3. Servidor HTTP recebe mensagem de pedido, forma response message contendo o objeto solicitado (someDepartment/home.index), envia mensagem para o socketTempo

Usuário entra com a URL: www.someSchool.edu/someDepartment/home.index

(contém texto, referências a 10 imagens jpeg)

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4. Servidor HTTP fecha conexão TCP

5. Cliente HTTP recebe mensagem de resposta contendo o arquivo html, apresenta o conteúdo html. Analisando o arquivo html, encontra 10 objetos jpeg referenciados

6. Passos 1-5 são repetidos para cada um dos 10 objetos jpeg

Tempo

HTTP não persistente

Note que cada conexão TCP transporta exatamente uma mensagem de requisição e uma mensagem de resposta. Nesse exemplo, quando um usuário solicita a página Web, são geradas 11 conexões TCP.

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2-Camada de aplicaçãoHTTP não persistente

Façamos um cálculo para estimar o tempo que transcorre entre a requisição e o recebimento de um arquivo-base HTTP por um cliente.

Definimos (Round-Trip time – RTT ) como tempo de viagem de ida e volta.

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2-Camada de aplicaçãoModelagem do tempo de resposta

Definição de RRT (Round-Trip Time- Tempo de viagem de ida e volta: tempo para enviar um pequeno pacote que vai do cliente para o servidor e retorna

Tempo de resposta: Um RTT para iniciar a conexão TCP Um RTT para requisição HTTP e primeiros bytes da resposta HTTP para retorno Tempo de transmissão de arquivo

Total = 2RTT+ tempo de transmissão

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Características do HTTP não-persistente: Requer 2 RTTs por objeto Os browsers freqüentemente abrem conexões TCP paralelas para buscar objetos referenciados.

HTTP persistente Servidor deixa a conexão aberta após enviar uma resposta

Mensagens HTTP subseqüentes entre o mesmo cliente/servidor são enviadas pela conexão.

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2-Camada de aplicaçãoMensagem HTTP request

Dois tipos de mensagens HTTP: request, response

HTTP request message:

GET /somedir/page.html HTTP/1.1Host: www.someschool.eduConection: close User-agent: Mozilla/4.0 Accept-language:fr

Linha de requisição (métodos)(comandos GET, POST,

HEAD )

Linhas decabeçalho

O usuário prefere receber uma versão em francês do objeto, se existir.Caso contrário receberá o default

O Browser esta dizendo ao servidor que não quer usar conexões persistentes: quer que o servidor feche a conexão após o envio do objeto requisitado.

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2-Camada de aplicaçãoMensagem HTTP request

Dois tipos de mensagens HTTP: request, response

HTTP request message:

GET /somedir/page.html HTTP/1.1Host: www.someschool.eduConection: open User-agent: Mozilla/4.0 Accept-language:fr

Linha de requisição (métodos)(comandos GET, POST,

HEAD )

Linhas decabeçalho

O usuário prefere receber uma versão em francês do objeto, se existir.Caso contrário receberá o default

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2-Camada de aplicaçãoMensagem HTTP request: formato

geral

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Método Post: Página Web freqüentemente inclui entrada de formulário. O

usuário preenche um formulário.Pode-se usar o modo GET também.

A entrada é enviada para o servidor no corpo da entidade

Método URL – Utiliza o GET: Inclue os dados digitados(nos campos dos formulários)

no URL requisitado.Por exemplo, se um formulário usar tiver 2 campos e as entradas desses campos forem monkeys e bananas, então a estrutura do URL será:

Utiliza o método GET A entrada é enviada no campo de URL da linha de requisição:

Entrada de formulário

www.somesite.com/animalsearch?monkeys&banana

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2-Camada de aplicaçãoTipos de métodos

HTTP/1.0 GET POST HEAD (utilizado para depuração) Pede para o servidor deixar o objeto requisitado fora da resposta

HTTP/1.1 GET, POST, HEAD PUT (edição) O Cliente envia o arquivo no corpo da entidade para o caminho especificado no campo de URL.

DELETE (edição) O cliente apaga o arquivo especificado no campo de URL.

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2-Camada de aplicaçãoMensagem HTTP response

HTTP/1.1 200 OKConection:close (indica que o servidor encerrará a conexão)Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 …... Content-Length: 6821 Content-Type: text/html data data data data data ...

Linha de estado

Linhas decabeçalho

Dados, ex.: arquivo html

Data e hora em que foi feito o envio do arquivo

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2-Camada de aplicaçãoCódigos de status das respostas

Na primeira linha da mensagem de resposta servidor cliente.Alguns exemplos de códigos:

200 OK Requisição bem-sucedida, objeto requisitado a seguir nesta mensagem

301 Moved permanently Objeto requisitado foi movido, nova localização especificada a seguir

nesta mensagem (Location:)

400 Bad request Mensagem de requisição não compreendida pelo servidor

404 Not Found Documento requisitado não encontrado neste servidor505 HTTP version not supported

• a versão do protocolo HTTP requisitada não é suportada pelo servidor.

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2-Camada de aplicaçãoEstado usuário-servidor: cookies

Quatro componentes:1) Linha de cabeçalho do cookie na mensagem HTTP response2) Linha de cabeçalho de cookie na mensagem HTTP request3) Arquivo de cookie mantido no hospedeiro do usuário e manipulado pelo browser do usuário4) Banco de dados de apoio no site Web

A maioria dos grandes sites Web utiliza cookies (RFC 2965) para identificar e monitorar usuários.

Exemplo: Susan acessa a Internet sempre do mesmo PC Ela visita um site específico de e-commerce pela primeira vez Quando a requisição HTTP inicial chega ao site, este cria um ID único e uma entrada no banco de dados de apoio para este ID

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2-Camada de aplicaçãoCookies: mantendo “estado”

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Cliente Servidor

usual HTTP request msg

usual HTTP response +

Set-cookie: 1678


cookie: 1678usual HTTP response msg


cookie: 1678usual HTTP response msg

especificaçãodo cookie

especificaçãodo cookie

servidorcria o ID 1678para o usuário

entrada no banco

de dados de apoio

acesso

aces

so

Cookie file

amazon: 1678ebay: 8734

Cookie file

ebay: 8734

Cookie file

amazon: 1678ebay: 8734

Uma semana depois:

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2-Camada de aplicaçãoCookies

O que os cookies podem trazer: Autorização Cartões de compra Recomendações

Cookies e privacidade: Cookies permitem que sites saibam muito sobre

você Você pode fornecer nome e e-mail para os sites Companhias de propaganda obtêm informações

por meio dos sites

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2-Camada de aplicaçãoCaches Web (Servidor Proxy - Proxy Server)

Objetivo: atender o cliente sem envolver o servidor Web originador da informação

Usuário configura o browser: acesso Web é feito por meio de um proxy

Cliente envia todos os pedidos HTTP para o Cache Web Se o objeto existe no Web cache: Web cache retorna o objeto

Ou o Cache Web solicita objeto do servidor

original e então envia o objeto ao cliente

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2-Camada de aplicaçãoWeb caches (proxy server)

O cache atua tanto no servidor como no cliente

Tipicamente, o cache é instalado pelo ISP (universidade, empresa, ISP residencial).

Por que Caching Web? Reduz o tempo de resposta para a requisição do cliente

Reduz o tráfego num enlace de acesso de uma instituição.

Reduz o custo e o tráfego de dados de uma instituição à Intenet.

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2-Camada de aplicaçãoExemplo de caching

Suponha: Tamanho médio objeto =

100.000 bits = 100 kb. Taxa média de requisições dos

browsers da instituição para os servidores de origem = 15/s.

Atraso do roteador da Internet para ir a qualquer servidor de origem e retornar ao roteador = 2 s.

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Conseqüências: Utilização da LAN = 15%

(15 (requisições/segundo )* 100 kbps)/10 Mbps = 0,15

Utilização do link de acesso = 100%

(15 (requisições/segundo )* 100 kbps)/1,5 Mbps =1

Atraso total = atraso da Internet + atraso de acesso + atraso da LAN = 2 segundos + minutos + milissegundos

Exemplo de caching

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Solução possível Aumentar a largura de banda do enlace de acesso, para, 10 Mbps.

Conseqüências Utilização da LAN = 15% Utilização do enlace de acesso

= 15% Atraso total = atraso da

Internet + atraso de acesso + atraso da LAN = 2 segundos + msegs + msegs

Freqüentemente é um upgrade caro

Exemplo de caching

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Instalação do cache Suponha que a taxa de atendimento às requisições seja 0.4 ou 40%. Em geral ficam de 20 a 70%.

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Conseqüências: 40% das requisições serão satisfeitas quase que imediatamente.

60% das requisições serão satisfeitas pelos servidores de origem.

Diminui o tráfego no enlace que conecta à Internet. Embora possa reduzir os tempos de repostas do ponto de vista do usuário, fazer cache introduz um novo problema

A cópia de um objeto existente no cache pode estar desatualizada.

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2-Camada de aplicaçãoGET condicional

• O GET condicional permite que um cache verifique se seus objetos estão atualizados.

• Suponha que um cliente peça um objeto do cache. Se uma semana depois este mesmo objeto for solicitado, o cache envia um GET condicional ao servidor de origem.

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2-Camada de aplicaçãoGET condicional

Razão: não enviar objeto se a versão que o cliente já possui está atualizada

Cliente: especifica data da versão armazenada no pedido HTTP If-modified-since: <date>

Servidor: resposta não contém objeto se a cópia é atualizada: HTTP/1.1 304 Not Modified

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Cliente- Servidor cacheServidor de

origemHTTP request msgIf-modified-since:

<date>

HTTP responseHTTP/1.1

304 Not Modified

Objeto não

modificado

HTTP request msgIf-modified-since:

<date>

HTTP responseHTTP/1.1<data>

Objeto modificado

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2.2 Web e HTTP

2.3 FTP


2.5 DNS


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2-Camada de aplicaçãoFTP: o protocolo de transferência de arquivos

Transferência de arquivos de e para o computador remoto

Modelo cliente servidor Cliente: lado que inicia a transferência (seja de ou para o lado

remoto) Servidor: hospedeiro remoto

FTP: RFC 959

FTP servidor: porta 21

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2-Camada de aplicaçãoFTP: controle separado, conexões de dados

Os protocolos FTP e HTTP utilizam o TCP. No entanto, o FTP usa duas conexões TCP paralelas para transferir um arquivo:

Uma Conexão de Controle Uma Conexão de Dados

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2-Camada de aplicaçãoFTP: controle separado, conexões de dados

Cliente FTP contata o servidor FTP na porta 21 especificando o TCP como protocolo de transporte.

Cliente obtém autorização pela conexão de controle.

Cliente procura o diretório remoto enviando comandos pela conexão de controle.

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Quando o servidor recebe um comando para uma transferência de arquivo, ele abre uma conexão de dados TCP para o cliente.

Após a transferência de um arquivo, o servidor fecha a conexão.

Servidor abre uma segunda conexão de dados TCP para transferir outro arquivo.

Conexão de controle: “fora da banda”. Servidor FTP mantém “estado”: diretório atual, autenticação anterior.

FTP: controle separado, conexões de dados

71


Assim, com o FTP, a conexão de controle permanece aberta durante toda a sessão do usuário, mas uma nova conexão de dados é criada para cada arquivo tranferido dentro de uma sessão.

FTP: controle separado, conexões de dados

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2-Camada de aplicaçãoFTP comandos, respostas

Exemplos de comandos na conexão de controle: Envie um texto ASCII sobre canal de controle

USER username PASS password LIST retorna listagem do arquivo no diretório atual do servidor RETR filename extrai o arquivo do servidor.Ativa o servidor

para que abra uma conexão de dados e envie o arquivo requisitado por esta conexão.

STOR filename armazena o arquivo no hospedeiro remoto

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Exemplos de códigos de retorno Código de status e frase (como no HTTP) 331 Username OK, password required 125 Conexão de dados já aberta; iniciando

transferência 425 Não é possível abrir a conexão de dados 452 Erro ao escrever o arquivo

FTP comandos, respostas

Cada comando é seguido de uma resposta, que é enviada do servidor ao cliente

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2.2 Web e HTTP

2.3 FTP


2.5 DNS


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2-Camada de aplicaçãoCorreio eletrônico

Três componentes principais: Agentes de usuário Servidores de correio Simple mail transfer protocol:

SMTP

RFC 5321

Agente de usuário“leitor de correio” Composição, edição, leitura de

mensagens de correio Ex.: gmail

SMTP Transfere mensagens de servidores de correio remetentes para servidores de correio destinatários.

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2-Camada de aplicaçãoCorreio eletrônico: servidores de correio

Servidores de correio Caixa postal contém

mensagens que chegaram (ainda não lidas) para o usuário

Fila de mensagens contém as mensagens de correio a serem enviadas

Protocolo SMTP permite aos servidores de correio trocarem mensagens entre si Cliente: servidor de correio

que envia “Servidor”: servidor de correio que recebe

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2-Camada de aplicaçãoCenário: Alice envia mensagem para Bob

1) Alice usa o agente de usuário (UA) para compor a mensagem e enviar “para” [email protected]

2) O agente de usuário dela envia a mensagem para o seu servidor de correio; a mensagem é colocada na fila de mensagens.

3) O lado cliente do SMTP abre uma conexão TCP com o servidor de correio do Bob.

4) O cliente SMTP envia a mensagem de Alice pela conexão TCP.5) O servidor de correio de Bob coloca a mensagem na caixa de correio de

Bob.6) Bob invoca seu agente de usuário para ler a mensagem.

HTTP

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2-Camada de aplicaçãoCenário: Alice envia mensagem para Bob

É importante observar que o STMP não usa servidores de correios intermediários para enviar a mensagem.

HTTP

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2-Camada de aplicaçãoCorreio eletrônico: SMTP [RFC 2821]

Usa TCP para transferência confiável de mensagens de correio do cliente ao servidor, porta 25

Transferência direta: servidor que envia para o servidor que recebe

Três fases de transferência Handshaking (apresentação) Transferência de mensagens Fechamento

Interação comando/resposta Comandos: texto ASCII Resposta: código de status e frase

Mensagens devem ser formatadas em código ASCII de 7 bits

SMTP é um protocolo de envio de informação (push), não servindo para obter dados.

80

2-Camada de aplicaçãoExemplo de interação SMTP

S: 220 hamburger.edu C: HELO crepes.fr S: 250 Hello crepes.fr, pleased to meet you C: MAIL FROM: <[email protected]> S: 250 [email protected]... Sender ok C: RCPT TO: <[email protected]> S: 250 [email protected] ... Recipient ok C: DATA S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself C: Voce gosta de ketchup? C: Que tal pickles? C: . S: 250 Message accepted for delivery C: QUIT S: 221 hamburger.edu closing connection

“C”: linhas que o cliente envia para dentro de seu socket TCP.“S”: linhas que o servidor envia para dentro de seu socket TCP.

81

2-Camada de aplicaçãoExemplo de interação SMTPQuando uma mensagem de email é enviada, um cabeçalho contendo informações periféricas pode ser anexado. Essas informações periféricas estão contidas em uma série de linhas cabeçalho definidas na RFC 5322-------Comandos MINE.Um cabeçalho típico é semelhante a:

From: [email protected] To: [email protected] Subject: envio de dados.

É importante notar que essas linhas de cabeçalho são diferentes dos comandos SMTP, ainda que contenham algumas palavras em comum.

Os comandos SMTP fazem parte do protocolo; as linhas de cabeçalho examinadas nesta seção fazem parte da própria mensagem.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

82

2-Camada de aplicaçãoProtocolos de acesso ao correio

SMTP: entrega e armazena no servidor do destino Protocolos de acesso: TRANSFEREM MENSAGENS DO SERVIDOR DE CORREIO PARA O PC LOCAL

POP3: Post Office Protocol [RFC 1939] Autorização (agente <-->servidor) e download Porta 110

IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 3501] Mais recursos (mais complexo) Manipulação de mensagens armazenadas no servidor

HTTP: Hotmail, Yahoo! Mail etc.

HTTP

83


POP3 Usa o modo “ler e apgar” e “ler e guardar” Não permite manipular pastas no servidor de correio.IMAP Mantém todas as mensagens em um lugar: o servidorPermite que o usuário organize as mensagens em pastasHTTP• Meio de enviar e acessar email mais utilizado.• Lançado pelo Hotmail em meados da década de 1990.

POP3 e IMAP

84



2.2 Web e HTTP

2.3 FTP


2.5 DNS


85

2-Camada de aplicaçãoDNS: Dominain Name System

Pessoas: muitos identificadores: RG, nome, passaporte

Internet hospedeiros, roteadores: Endereços IP (32 bits – 4 bytes) - usados para endereçar datagramas “nome”, ex.: sel.eesc.usp.br - usados por humanos

P.: Relacionar nomes com endereços IP?

Domain Name System:• RFC 1034 e RFC 1035 e atualizados em RFCs adicionais

86


Domain Name System: É uma “Base de dados Distribuída” implementada numa hierarquia de muitos servidores de nomes.

• É um “Protocolo de camada de aplicação” que permite que hospedeiros consultem o banco de dados distribuídos.

Servidores de nomes são frequentemente máquinas UNIX que executam o software BIND (Berkeley Internet Name Domain).

DNS: Dominain Name System

87


Domain Name System:

O Protocolo DNS utiliza UDP e a porta 53. Nota: função interna da Internet, implementada como protocolo da camada de aplicação

• Utilizado por HTTP, FTP, SMTP para traduzir nomes de hospedeiros em endereçoes IP.

DNS: Dominain Name System

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Redes de computadores e a InternetDNS: Dominain Name System

• A própria máquina do usuário executa o lado cliente da aplicação DNS.

• O browser extrai o nome de hospedeiro, www.uol.com.br, do URL e passa o nome para o lado do cliente da aplicação DNS.

• O cliente DNS envia uma consulta contendo o nome do hospedeiro para um servidor DNS.

Complexidade da Internet esta localizada na periferia da rede.

Procedimentos de consulta DNS

http://www.uol.com.br/

89

Redes de computadores e a InternetDNS: Dominain Name System

• O cliente DNS finalmente recebe uma resposta, que inclui o endereço IP para o nome do hospedeiro.

• Tão logo o browser receba o endereço do DNS, pode abrir uma conexão TCP com o processo servidor HTTP localizado naquele endereço IP.

Complexidade da Internet esta localizada na periferia da rede

90

Redes de computadores e a Internet Atraso provocado pelo DNS

• O DNS adiciona mais um atraso – às vezes substancial – às aplicações de Internet que o usam. Felizmente, como discutiremos mais adiante, o endereço IP procura frequentemente está no cache de um servidor DNS “próximo”, o que ajuda a reduzir o tráfego DNS na rede, bem como o atraso médio do DNS.

91

Redes de computadores e a Internet Serviços DNS

O DNS provê outros serviços importantes além da tradução de nomes de hospedeiros para endereços IP.

•Obter o nome canônico para apelidos e finalmente o endereço IP.

• Ex: relayl.west-coast.enterprise.com é o nome canônico.• enterprise.com é o apelido

• Permite o servidor de email e o servidor de web de uma empresa tenham nomes idênticos.

• Ex: enterprise.com

92


• Distribuição de carga• Sites como cnn.com podem ser replicados em vários servidores com endereços IPs diferentes.• Um conjunto de endereços IPs fica associado ao nome canônico e contido no banco de dados do DNS.• Quando clientes consultam um nome mapeado para um conjunto de endereços, o DNS responde com um conjunto inteiro de endereços IP, mas faz um rodízio da ordem dos endereços dentro de cada resposta.• Como o HTTP envia sempre para o primeiro endereço IP há um balanceamento de carga.

93

Redes de computadores e a InternetBase de dados distribuída, hierárquica

Por que não centralizar o DNS? Ponto único de falha Volume de tráfego Base centralizada de dados distante

Um único servidor de nomes não poderia estar “próximo” de todos os clientes que fazerm consultas.

Manutenção Banco de dados enorme e de difícil atualização.

Não é escalável!

94

Redes de computadores e a InternetBase de dados distribuída, hierárquica

Servidores de alto-nível

Servidores comautoridade

Servidores Raiz

Servidores de alto-nível top-level domain (TLP)

95

Redes de computadores e a Internet

São contatados pelos servidores de nomes locais que não podem resolver um nome.

Em 2006 haviam 13 Servidores de nomes raiz (A a M): ver www.root-servers.org

Buscam servidores de nomes autorizados se o mapeamento do nome não for conhecido Conseguem o mapeamento Retornam o mapeamento para o servidor de nomes local

DNS: servidores de nomes raiz

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Redes de computadores e a InternetServidores TLD e autoritários

Servidores top-level domain (TLD): responsáveis pelos domínios com, org, net, edu, gov etc. e todos os domínios de alto nível de países uk, fr, br, jp.

Servidores DNS autorizados: servidores DNS de organizações, provêem nome de hospedeiro autorizado para mapeamentos IP para servidores de organizações (ex.: Web e mail). Podem ser mantidos por uma organização ou provedor de serviços.

97

Redes de computadores e a InternetServidor de nomes local

Não pertence estritamente a uma hierarquia

Cada ISP (ISP residencial, companhia, universidade) possui um

Também chamado de “servidor de nomes default”

Quando um hospedeiro faz uma pergunta a um DNS, a pergunta é enviada para seu servidor DNS local

Age como um proxy, encaminhando as perguntas para dentro da hierarquia

98


O hospedeiro em cis.poly.edu quer o endereço IP para gaia.cs.umass.edu

Exemplo

Envia uma lista de servidores edu

Reconhece o sufixo umass.edu

99

Redes de computadores e a InternetConsultas recursivas

Consulta recursiva: Transfere a tarefa de

resolução do nome para o servidor de nomes consultado

Carga pesada?

Consulta encadeada: Servidor contatado

responde com o nome de outro servidor de nomes para contato

“Eu não sei isto, mas pergunte a este servidor”

100


Uma vez que um servidor de nomes apreende um mapeamento, ele armazena o mapeamento num registro do tipo cache.

Registros do cache tornam-se obsoletos (desaparecem) depois de um certo tempo (frequentemente 2 dias).

Servidores TLD são tipicamente armazenados em cache nos servidores de nome locais.

DNS: armazenando e atualizando registros

101

Redes de computadores e a InternetRegistros do DNS

Servidores de DNS armazenam registros de recursos (RR) que fornecem mapeamentos de nomes de hospedeiros para endereços IP.

Um registro de recurso apresenta 4 elementos

(Name, Value, Type, TTL)

•TTL é o tempo de vida útil do registro, determinando quando um recurso deve ser removido de um cache.

102


DNS: base de dados distribuída que armazena registros de recursos (RR)

formato dos RR: (Name, Value, Type, TTl)

Os significados de Name e Value depende de Type

103


formato dos RR: (Name, Value, Type,TTl)

Type = A name é o nome do

computador value é o endereço IP

Um registro Type A fornece o mapeamento padrão de nomes hospedeiros para endereços IP.Como exemplo, (relayl.bar.foo.com, 145.37.93.126), A,TTL)

104


Type = NS name é um domínio (ex.: foo.com) value é o endereço IP do servidor de

nomes autorizados que sabe como obter os endereços para este domínio

formato dos RR: (Name, Value, Type,TTL)

Exemplo(foo.com, dns.foo.com, NS,TTL)

O servido DNS enviará também um registro Type A que mapeia o servidor de nome dns.foo.com para um endereço IP.(dns.foo.com, 128.119.40.111, A, TTL)

105


2 - 105


Type = CNAME name é um “apelido” para

algum nome “canônico” (o nome real)

www.ibm.com é realmente servereast.backup2.ibm.com value é o nome canônico

(ibm.com, servereast.backup2.ibm.com, CNAME,TTL)

106


2 - 106


Type = MX value é o nome do servidor

de correio associado com name(foo.com, mail.bar.foo.com, MX, TTL)

Usando MX uma empresa pode ter o mesmo apelido para seu servidor de arquivo e para um de seus outros servidores (tal como seu servidor WEB). Para obter o nome canônico do servidor de correio, um cliente DNS consultaria um registro MX; para obter o nome canônico do outro servidor, o cliente DNS consultaria o registro CNAME.

107

Redes de computadores e a InternetInserindo registro no banco de dados do DNS

Exemplo: empresa recém-criada “Network Utopia”

Registrar o nome networkutopia.com em uma entidade registradora = FAPESP

Ver lista em www.internic.net

É necessário fornecer ao registrar os nomes e endereços IP do seu servidor nomes autorizados (DNS primário e secundário - 212.212.212.1 e 212.212.212.2 ) Registrar insere dois RRs no servidor TLD do domínio com, para cada servidor de DNS:

Exemplo do servidor primário

(networkutopia.com, dns1.networkutopia.com, NS)(dns1.networkutopia.com, 212.212.212.1, A)

http://www.internic.net/

108

Redes de computadores e a InternetInserindo registro no banco de dados do DNS

No servidor autorizado, inserir um registro Tipo A para seu servidor de e WEB www.networkutopia.com e um registro Tipo MX para seu servidor de email mail.networkutopia.com

109



2.2 Web e HTTP

2.3 FTP


2.5 DNS


110

Redes de computadores e a InternetCompartilhamento de arquivos P2P

Exemplo Alice executa a aplicação cliente P2P em seu notebook. Intermitentemente, conecta-se à Internet; obtém novos endereços IP

para cada conexão. Pede por “Raça de Milton Nascimento”. A aplicação exibe outros pares que possuem uma cópia de Raça. Alice escolhe um dos pares, Bob. O arquivo é copiado do PC de Bob para o notebook de Alice: HTTP. Enquanto Alice faz o download, outros usuários fazem upload de

Alice. O par de Alice é tanto um cliente Web como um servidor Web

transiente.

Todos os pares são servidores = altamente escaláveis!

111

Redes de computadores e a InternetP2P: diretório centralizado

Projeto original “Napster”

1) Quando um par se conecta, ele informa ao servidor central: Endereço IP Conteúdo

2)Servidor envia mensagens periódicas para verificar a conectividade.

3) Alice procura por “Raça”

4) Alice requisita o arquivo de Bob

112

Redes de computadores e a InternetP2P: problemas com diretório centralizado

Ponto único de falhas: Servidor não pode falhar.

Gargalo de desempenho: Manutenção de Banco de Dados com muitas informações.

Infração de copyright

Transferência de arquivo é descentralizada, mas a localização de conteúdo é altamente centralizada

113

Redes de computadores e a InternetInundação de Consultas: Gnutella

Totalmente distribuído Sem servidor central

Protocolo de domínio público Os pares formam uma rede abstrata, lógica, denominada rede de

sobreposição.

• REDE DE SOBREPOSIÇÃO.

Rede de cobertura: grafo Aresta entre o par X e o Y se há uma conexão TCP entre eles. Todos os pares ativos e arestas estão na rede de sobreposição Aresta não é um enlace físico Um determinado par será tipicamente conectado a <10

vizinhos na rede de sobreposição

114


Mensagem de consulta(query) é enviada pelasconexões TCP existentes

Os pares encaminhama mensagem de consulta

QueryHit (encontro)é enviado pelo caminho reverso

Requisição HTTP direta para BOB, isto é, sem passar pela rede.

Gnutella: protocolo

115


Como evitar a inundação da rede com pedidos de consultas?

Quando Alice envia seu pedido de consulta inicial, um campo de contagem de pares contido na mensagem é configurado para um certo limite (digamos 7). Toda vez que a mensagem de consulta chega a um novo par, este decrementa o campo de contagem de pares antes de retransmiti-la para seus vizinhos. QUANDO UM PAR RECEBE UMA CONSULTA CUJO CAMPO DE CONTAGEM DE PARES É IGUAL A 0, ELE PÁRA DE RETRANSMITI-LA.

Escalabilidade: inundação de alcance limitado

Gnutella: protocolo

116

Redes de computadores e a InternetGnutella: conectando pares

1. Para conectar o par X, ele precisa encontrar algum outro par na rede Gnutella: utiliza a lista de pares candidatos

2. X, seqüencialmente, tenta fazer conexão TCP com os pares da lista até estabelecer conexão com Y

3. X envia mensagem de Ping para Y; Y encaminha a mensagem de Ping

4. Todos os pares que recebem a mensagem de Ping respondem com mensagens de Pong

5. X recebe várias mensagens de Pong. Ele pode então estabelecer conexões TCP adicionais

117

Redes de computadores e a InternetExplorando heterogeneidade: KaZaA

Cada par é ou um líder de grupo ou está atribuído a um líder de grupo Conexão TCP entre o par e

seu líder de grupo Conexões TCP entre alguns

pares de líderes de grupo

O líder de grupo acompanha o conteúdo em todos os seus “discípulos”

Cada líder de grupo transforma-se em um hub (distribuídor)

Em comparação com Gnutela, com a sobreposição plana a inundação de escopo limitado (só entre hubs), o projeto hierárquico permite a verificação de consultas em um número significativamente maior de pares sem criar tráfego de consultas excessivos.

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