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1 Prof. Evandro Cantú, Dr. Eng. REDES DE COMPUTADORES
2 2 Prof. Evandro Cantú, Dr. Eng. cantu@sj.cefetsc.edu.br www.sj.cefetsc.edu.br/wiki Slides adaptados de J. Kurose & K. Ross (http://www.aw-bc.com/kurose-ross/),http://www.aw-bc.com/kurose-ross/ e J. A. Suruagy (http://www.nuperc.unifacs.br/suruagy/redes/index.html)http://www.nuperc.unifacs.br/suruagy/redes/index.html Curso de Capacitação Intelbras Redes Computadores Maio 2007
3 3 Camada de Aplicação Objetivos: aspectos conceituais dos protocolos de aplicação em redes –modelos de serviço da camada de transporte –paradigma cliente servidor –paradigma peer-to- peer Estudo de alguns protocolos populares da camada de aplicação: –HTTP –FTP –SMTP/ POP3/ IMAP
4 4 Algumas aplicações de rede E-mail Web Instant messaging Login remoto Compartilhamento de arquivos P2P Jogos em rede multi- usuários Vídeo-clipes armazenados Voz sobre IP Vídeo conferência em tempo real Computação paralela em larga escala...
5 5 O que é uma aplicação de rede Programas que –Executam em diferentes sistemas finais –Comunicam-se através da rede –p.ex., Web: servidor Web se comunica com o navegador Programas não relacionados ao núcleo da rede –Dispositivos do núcleo da rede não executam aplicações de usuários –Aplicações nos sistemas finais permite rápido desenvolvimento e disseminação aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física
6 6 Arquiteturas das aplicações Cliente-servidor Par-a-par (peer-to-peer) (P2P)
7 7 Arquitetura cliente-servidor Servidor: Sempre ligado Endereço IP permanente Cliente: Comunica-se com o servidor Pode estar conectado intermitentemente Pode ter endereços IP dinâmicos Não se comunica diretamente com outros clientes
8 8 Arquitetura P2P Não há servidor sempre ligado Sistemas finais arbitrários se comunicam diretamente Pares estão conectados intermitentemente e mudam endereços IP Exemplo: Gnutella Altamente escalável Porém, difícil de gerenciar
9 9 Híbrido de cliente- servidor e P2P Napster –Transferência de arquivos P2P –Busca de arquivos centralizada: Pares registram conteúdo no servidor central Pares consultam o mesmo servidor central para localizar conteúdo Instant messaging –Conversa entre usuários P2P –Localização e detecção de presença centralizadas: Usuários registram o seu endereço IP junto ao servidor central quando ficam online Usuários consultam o servidor central para encontrar endereços IP dos contatos
10 10 Comunicação de processos Processo: programa que executa num hospedeiro processos no mesmo hospedeiro se comunicam usando comunicação entre processos definida pelo sistema operacional (SO) processos em hospedeiros distintos se comunicam trocando mensagens através da rede Nota: aplicações com arquiteturas P2P possuem processos clientes e processos servidores Processo cliente: processo que inicia a comunicação Processo servidor: processo que espera para ser contatado
11 11 Sockets Os processos enviam/ recebem mensagens para/dos seus sockets Um socket é análogo a uma porta –Processo transmissor envia a mensagem através da porta –O processo transmissor assume a existência da infra-estrutura de transporte no outro lado da porta que faz com que a mensagem chegue ao socket do processo receptor processo TCP com buffers, variáveis socket host ou servidor processo TCP com buffers, variáveis socket host ou servidor Internet controlado pelo SO controlado pelo desenvolvedor da aplicação
12 12 Endereçando os processos Para que um processo receba mensagens, ele deve possuir um identificador Cada host possui um endereço IP único de 32 bits Pergunta: O endereço IP do host no qual o processo está sendo executado é suficiente para identificar o processo? Resposta: Não, muitos processos podem estar executando no mesmo host. O identificador inclui tanto o endereço IP quanto os números das portas associadas com o processo no host. Exemplo de números de portas: –Servidor HTTP: 80 –Servidor de Correio: 25
13 13 Os protocolos da camada de aplicação definem Tipos de mensagens trocadas, ex. mensagens de pedido e resposta Sintaxe dos tipos das mensagens: campos presentes nas mensagens e como são identificados Semântica dos campos, i.e., significado da informação nos campos Regras para quando os processos enviam e respondem às mensagens Protocolos de domínio público: definidos em RFCs Permitem a interoperação ex, HTTP e SMTP Protocolos proprietários: Ex., KaZaA
14 14 De que serviço de transporte uma aplicação precisa? Perda de dados algumas apls (p.ex. áudio) podem tolerar algumas perdas outras (p.ex., transf. de arquivos, telnet) requerem transferência 100% confiável Temporização algumas apls (p.ex., telefonia Internet, jogos interativos) requerem baixo retardo para serem viáveis Largura de banda algumas apls (p.ex., multimídia) requerem quantia mínima de banda para serem viáveis outras apls (apls elásticas) conseguem usar qq quantia de banda disponível
15 15 Requisitos do serviço de transporte de apls comuns Aplicação transferência de arqs correio documentos WWW áudio/vídeo de tempo real áudio/vídeo gravado jogos interativos apls financeiras Perdas sem perdas tolerante sem perdas Banda elástica áudio: 5Kb-1Mb vídeo:10Kb-5Mb como anterior > alguns Kbps elástica Sensibilidade temporal não sim, 100s mseg sim, alguns segs sim, 100s mseg sim e não
16 16 Serviços providos por protocolos de transporte Internet Serviço TCP: orientado a conexão: inicialização requerida entre cliente e servidor transporte confiável entre processos remetente e receptor controle de fluxo: remetente não vai afogar receptor controle de congestionamento: estrangular remetente quando a rede estiver carregada não provê: garantias temporais ou de banda mínima Serviço UDP: transferência de dados não confiável entre processos remetente e receptor não provê: estabelecimento da conexão, confiabilidade, controle de fluxo, controle de congestionamento, garantias temporais ou de banda mínima
17 17 Apls Internet: seus protocolos e seus protocolos de transporte Aplicação correio eletrônico acesso terminal remoto WWW transferência de arquivos streaming multimídia telefonia Internet Protocolo da camada de apl SMTP [RFC 2821] telnet [RFC 854] HTTP [RFC 2616] ftp [RFC 959] proprietário (p.ex. RealNetworks) proprietário (p.ex., Dialpad) Protocolo de transporte usado TCP TCP ou UDP tipicamente UDP
18 18 Web e HTTP Páginas Web consistem de objetos Objeto pode ser um arquivo HTML, uma imagem JPEG, um applet Java, um arquivo de áudio,… Páginas Web consistem de um arquivo HTML base que inclui vários objetos referenciados Cada objeto é endereçável por uma URL Exemplo de URL: www.someschool.edu/someDept/pic.gif nome do hospedeiro nome do caminho
19 19 Protocolo HTTP HTTP: hypertext transfer protocol protocolo da camada de aplicação da Web modelo cliente/servidor –cliente: browser que pede, recebe, visualiza objetos Web –servidor: servidor Web envia objetos em resposta a pedidos HTTP 1.0: RFC 1945 HTTP 1.1: RFC 2068 PC executa Explorer Servidor executando servidor WWW do NCSA Mac executa Navigator pedido http resposta http
20 20 Mais sobre o protocolo HTTP Usa serviço de transporte TCP: cliente inicia conexão TCP (cria socket) ao servidor, porta 80 servidor aceita conexão TCP do cliente mensagens HTTP (mensagens do protocolo da camada de apl) trocadas entre browser (cliente HTTP) e servidor Web (servidor HTTP) encerra conexão TCP HTTP é sem estado servidor não mantém informação sobre pedidos anteriores do cliente
21 21 Conexões HTTP HTTP não persistente No máximo um objeto é enviado numa conexão TCP HTTP/1.0 usa o HTTP não persistente HTTP persistente Múltiplos objetos podem ser enviados sobre uma única conexão TCP entre cliente e servidor HTTP/1.1 usa conexões persistentes no seu modo default
22 22 Formato de mensagem HTTP: pedido Dois tipos de mensagem HTTP: pedido, resposta mensagem de pedido HTTP: –ASCII (formato legível por pessoas) GET /somedir/page.html HTTP/1.0 Host: www.someschool.edu User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:fr (carriage return (CR), line feed(LF) adicionais) linha do pedido (comandos GET, POST, HEAD) linhas do cabeçalho Carriage return, line feed indicam fim de mensagem
23 23 Mensagem de pedido HTTP: formato geral
24 24 Formato de mensagem HTTP: resposta HTTP/1.1 200 OK Connection close 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 dados dados dados dados... linha de status (protocolo, código de status, frase de status) linhas de cabeçalho dados, p.ex., arquivo html solicitado
25 25 códigos de status da resposta HTTP 200 OK –sucesso, objeto pedido segue mais adiante nesta mensagem 301 Moved Permanently –objeto pedido mudou de lugar, nova localização especificado mais adiante nesta mensagem (Location:) 400 Bad Request –mensagem de pedido não entendida pelo servidor 404 Not Found –documento pedido não se encontra neste servidor 505 HTTP Version Not Supported –versão de http do pedido não usada por este servidor Na primeira linha da mensagem de resposta servidor->cliente. Alguns códigos típicos:
26 26 Cache Web (servidor proxy) usuário configura browser: acessos Web via proxy cliente envia todos pedidos HTTP ao proxy –se objeto no cache do proxy, este o devolve imediatamente na resposta HTTP –senão, solicita objeto do servidor de origem, depois devolve resposta HTTP ao cliente Meta: atender pedido do cliente sem envolver servidor de origem cliente Servidor proxy cliente pedido http resposta http pedido http resposta http Servidor de origem
27 27 FTP: o protocolo de transferência de arquivos transferir arquivo de/para hospedeiro remoto modelo cliente/servidor –cliente: lado que inicia transferência (pode ser de ou para o sistema remoto) –servidor: hospedeiro remoto ftp: RFC 959 servidor ftp: porta 21 transferência do arquivo FTP servidor Interface do usuário FTP cliente FTP sistema de arquivos local sistema de arquivos remoto usuário na estação
28 28 FTP: conexões separadas p/ controle, dados cliente FTP contata servidor FTP na porta 21, especificando o TCP como protocolo de transporte O cliente obtém autorização através da conexão de controle O cliente consulta o diretório remoto enviando comandos através da conexão de controle Quando o servidor recebe um comando para a transferência de um arquivo, ele abre uma conexão de dados TCP para o cliente Após a transmissão de um arquivo o servidor fecha a conexão O servidor abre uma segunda conexão TCP para transferir outro arquivo Conexão de controle: fora da faixa Servidor FTP mantém o estado: diretório atual, autenticação anterior cliente FTP servidor FTP conexão de controle TCP, porta 21 conexão de dados TCP, porta 20
29 29 FTP: comandos, respostas Comandos típicos: enviados em texto ASCII pelo canal de controle USER nome PASS senha LIST devolve lista de arquivos no diretório atual RETR arquivo recupera (lê) arquivo remoto STOR arquivo armazena (escreve) arquivo no hospedeiro remoto Códigos de retorno típicos código e frase de status (como para http) 331 Username OK, password required 125 data connection already open; transfer starting 425 Cant open data connection 452 Error writing file
30 30 Correio Eletrônico Três grandes componentes: agentes de usuário (UA) servidores de correio simple mail transfer protocol: SMTP Agente de Usuário leitor de correio compor, editar, ler mensagens de correio p.ex., Eudora, Outlook, elm, Netscape Messenger mensagens de saída e chegando são armazenadas no servidor caixa de correio do usuário fila de mensagens de saída agente de usuário servidor de correio agente de usuário SMTP agente de usuário servidor de correio
31 31 Servidores de correio caixa de correio contém mensagens de chegada (ainda não lidas) p/ usuário fila de mensagens contém mensagens de saída (a serem enviadas) protocolo SMTP entre servidores de correio para transferir mensagens de correio –cliente: servidor de correio que envia –servidor: servidor de correio que recebe servidor de correio agente de usuário SMTP agente de usuário servidor de correio
32 32 Correio Eletrônico: SMTP [RFC 2821] usa TCP para a transferência confiável de msgs do correio do cliente ao servidor, porta 25 transferência direta: servidor remetente ao servidor receptor três fases da transferência –handshaking (cumprimento) –transferência das mensagens –encerramento interação comando/resposta –comandos: texto ASCII –resposta: código e frase de status
33 33 Protocolos de acesso ao correio SMTP: entrega/armazenamento no servidor do receptor protocolo de acesso ao correio: recupera do servidor –POP: Post Office Protocol [RFC 1939] autorização (agente servidor) e transferência –IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730] mais comandos (mais complexo) manuseio de msgs armazenadas no servidor –HTTP: Hotmail, Yahoo! Mail, Webmail, etc. servidor de correio do remetente SMTP POP3 ou IMAP servidor de correio do receptor agente de usuário