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![Aplicações da Internet: aplicação, protocolos de
transporte
Protocolo da camada Protocolo de
Aplicação de aplicação transporte básico
e-mail SMTP [RFC 2821] TCP
acesso remoto Telnet [RFC 854] TCP
Web HTTP [RFC 2616] TCP
transf. arquivos FTP [RFC 959] TCP
multimídia com HTTP (p. e., Youtube), TCP ou UDP
fluxo contínuo RTP [RFC 1889]
telefonia da SIP, RTP, proprietário
Internet (p. e., Skype) normalmente UDP
Fundamentos de Redes de Computadores 19/43](https://image.slidesharecdn.com/aula5-camadadeaplicacao-110317063627-phpapp02/85/Aula-5-camada-de-aplicacao-19-320.jpg)
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Aula 5 camada de aplicacao
- 1. Fundamento de Redesde Computadores Aula 5 Camada de Aplicação
- 2. Notas da Aula ✔ Como foi o laboratório do Wireshark? ● Fundamentos de Redes de Computadores 2/43
- 3. Relembrando as Camadas Fundamentos de Redes de Computadores 3/43
- 4. Princípios de Aplicaçõesde Rede Fundamentos de Redes de Computadores 4/43
- 5. Camada de Aplicação ● E-mail ● Redes sociais ● Web ● Voice over IP ● Mensagem instantânea ● Vídeo conferência em ● Login remoto tempo real ● Compartilhamento de ● E-commerce arquivos P2P ● Jogos em rede multiusuários ● Clipes de vídeo armazenados em fluxo contínuo Fundamentos de Redes de Computadores 5/43
- 6. Criando uma aplicaçãode rede Escreva programas que executem aplicação transporte − em (diferentes) sistemas finais rede enlace − se comuniquem pela rede física − ex.:, software de servidor Web se comunica com software de navegador Web Não é preciso escrever software para dispositivos do núcleo da rede − dispositivos do núcleo da rede não aplicação executam aplicações do usuário transporte rede − as aplicações nos sistemas finais permitem enlace física rápido desenvolvimento e propagação application transport network data link physical Fundamentos de Redes de Computadores 6/43
- 7. Arquiteturas de Aplicação Cliente-servidor ● − Incluindo centros de dados/cloud computing Peer-to-peer (P2P) ● Híbrida de cliente-servidor e P2P ● Fundamentos de Redes de Computadores 7/43
- 8. Arquitetura Cliente-Servidor servidor: − hospedeiro sempre ligado − endereço IP permanente − server farms por expansão clientes: − comunicam-se com o servidor − podem estar conectados intermitentemente cliente/servidor − podem ter endereços IP dinâmicos − não se comunicam diretamente entre si Fundamentos de Redes de Computadores 8/43
- 9. Centro de Dadosda Google ● Custo estimado do centro de dados: $600M ● Google gastou $2,4B em 2007 em novos centros de dados ● Cada centro de dados usa de 50 a 100 megawatts de potência Fundamentos de Redes de Computadores 9/43
- 10. Arquitetura P2P Pura ● Nenhum servidor sempre ligado ● Sistemas finais arbitrários se comunicam diretamente ● Pares são conectados intermitentemente e mudam endereços IP peer-peer ● altamente escalável, mas difícil de administrar Fundamentos de Redes de Computadores 10/43
- 11. Híbrido de Cliente-Servidore P2P Skype − aplicação P2P voice-over-IP P2P − servidor centralizado: achando endereço da parte remota: − conexão cliente-cliente: direta (não através de servidor) Mensagem instantânea − bate-papo entre dois usuários é P2P − serviço centralizado: detecção/localização da presença do cliente ●usuário registra seu endereço IP com servidor central quando entra on-line ●usuário contacta servidor central para descobrir endereços IP dos parceiros Fundamentos de Redes de Computadores 11/43
- 12. Processos se comunicando ● Processo: programa rodando dentro de um hospedeiro ● No mesmo hospedeiro, dois processos se comunicam usando a comunicação entre processos (definida pelo SO). ● Processos em hospedeiros diferentes se comunicam trocando mensagens processo cliente: processo que inicia a comunicação processo servidor: processo que espera para ser contactado Nota: aplicações com arquiteturas P2P têm processos clientes & processos servidores Fundamentos de Redes de Computadores 12/43
- 13. Sockets hospedeiro hospedeiro ● Processo envia/recebe ou servidor ou servidor mensagens de/para seu socket controlado pelo desenvolvedor processo processo ● Socket semelhante à porta da aplicação socket socket ● Processo enviando empurra TCP com TCP com mensagem pela porta buffers, Internet buffers, variáveis variáveis ● Processo enviando conta com infraestrutura de controlado transporte no outro lado da pelo OS porta, que leva a mensagem ao socket no processo receptor Fundamentos de Redes de Computadores 13/43
- 14. Endereçando processos ● Parareceber mensagens, processo ● Identificador inclui endereço IP deve ter identificador e números de porta ● Dispositivo hospedeiro tem endereço associados ao processo no IP exclusivo de 32 bits hospedeiro. ● Exercício: use ipconfig do comando ● Exemplos de número de porta: prompt para obter seu endereço IP (Windows) − servidor HTTP: 80 ● P: Basta o endereço IP do hospedeiro − servidor de correio: 25 em que o processo é executado para identificar o processo? ● R: Não, muitos processos podem estar rodando no mesmo hospedeiro Fundamentos de Redes de Computadores 14/43
- 15. Definições de protocoloda camada de aplicação ● Tipos de mensagens trocadas, − ex.: requisição, resposta ● Sintaxe da mensagem: − que campos nas mensagens & como os campos são delineados ● Semântica da mensagem − significado da informação nos campos ● Regras de quando e como processos enviam & respondem a mensagens ● Protocolos de domínio público: − definidos em RFCs − provê interoperabilidade − ex.: HTTP, SMTP, BitTorrent ● Protocolos proprietários: − ex.: Skype, ppstream Fundamentos de Redes de Computadores 15/43
- 16. Que serviço detransporte uma aplicação precisa? Perda de dados − algumas apls. (p. e., áudio) podem tolerar alguma perda − outras apls. (p. e., transferência de arquivos, telnet) exigem transferência de dados 100% confiável Temporização − algumas apls. (p. e., telefonia na Internet jogos interativos) exigem pouco atraso para serem “eficazes” Vazão − algumas apls. (p. e., multimídia) exigem um mínimo de vazão para serem “eficazes” − outras apls. (“apls. elásticas”) utilizam qualquer vazão que receberem Segurança − criptografia, integridade de dados,… Fundamentos de Redes de Computadores 16/43
- 17. Requisitos de serviçode transporte das aplicações comuns Aplicação Perda de dados Vazão Sensível ao tempo transf. arquivos sem perda elástica não e-mail sem perda elástica não documentos Web sem perda elástica não áudio/vídeo tolerante a perda áudio: 5 kbps-1 Mbps sim, centenas de ms tempo real vídeo:10 kbps-5 Mbps áudio/vídeo tolerante a perda o mesmo que antes sim, alguns seg armazenado jogos interativos tolerante a perda poucos kbps ou mais sim, centenas de ms Mensagem sem perda elástica sim e não instantânea Fundamentos de Redes de Computadores 17/43
- 18. Serviços de protocolosde transporte da Internet Serviço TCP: − orientado a conexão: preparação exigida entre processos cliente e servidor − transporte confiável entre processo emissor e receptor − controle de fluxo: emissor não sobrecarrega receptor − controle de congestionamento: regula emissor quando a rede está sobrecarregada − não oferece: temporização, garantias mínimas de vazão, segurança Serviço UDP: − transferência de dados não confiável entre processo emissor e receptor − não oferece: preparação da conexão, confiabilidade, controle de fluxo, controle de congestionamento, temporização, garantia de vazão ou segurança − Por que se incomodar? Por que existe um UDP? Fundamentos de Redes de Computadores 18/43
- 19. Aplicações da Internet:aplicação, protocolos de transporte Protocolo da camada Protocolo de Aplicação de aplicação transporte básico e-mail SMTP [RFC 2821] TCP acesso remoto Telnet [RFC 854] TCP Web HTTP [RFC 2616] TCP transf. arquivos FTP [RFC 959] TCP multimídia com HTTP (p. e., Youtube), TCP ou UDP fluxo contínuo RTP [RFC 1889] telefonia da SIP, RTP, proprietário Internet (p. e., Skype) normalmente UDP Fundamentos de Redes de Computadores 19/43
- 20. WEB e oHTTP ● Página Web consiste em objetos ● Objeto pode ser arquivo HTML, imagem JPEG, applet Java, arquivo de áudio,… ● Página Web consiste em arquivo HTML básico que inclui vários objetos referenciados ● Cada objeto é endereçavel por um URL http://www.fatecindaiatuba.edu.br/servicos_online/secr_academica/index.php Nome do Hospedeiro Nome do Caminho Fundamentos de Redes de Computadores 20/43
- 21. Visão geral doHTTP HTTP: HyperText req Transfer Protocol u isiç HT ão PC rodando res TP pos − protocolo da camada Mozilla ta H TTP de aplicação da Web P − modelo cliente/servidor H TT ição P Servidor uis HTT − cliente: navegador que req sta rodando po servidor Web res requisita, recebe, Apache “exibe” objetos Web Mac rodando − servidor: servidor Web Navigator envia objetos em resposta a requisições Fundamentos de Redes de Computadores 21/43
- 22. Visão geral doHTTP Usa TCP: HTTP é “sem estado” − cliente inicia conexão TCP − servidor não guarda (cria socket) com informações sobre servidor, porta 80 requisições passadas do cliente − servidor aceita conexão TCP do cliente −mensagens HTTP (do Protocolos que mantêm protocolo da camada de “estado” são complexos! aplicação) trocadas entre −história passada (estado) navegador (cliente HTTP) deve ser mantida e servidor Web (servidor −se servidor/cliente falhar, HTTP) suas visões do “estado” −conexão TCP fechada podem ser incoerentes, devem ser reconciliadas Fundamentos de Redes de Computadores 22/43
- 23. Conexões HTTP HTTP nãopersistente − no máximo um objeto é enviado por uma conexão TCP. HTTP persistente − múltiplos objetos podem ser enviados por uma única conexão TCP entre cliente e servidor. Fundamentos de Redes de Computadores 23/43
- 24. HTTP não persistente Suponha que o usuário digite o URL www.someSchool.edu/someDepartment/home.index 1a. Cliente HTTP inicia conexão TCP com servidor HTTP (processo) em 1b. Servidor HTTP no hospedeiro www.someSchool.edu na porta 80. www.someSchool.edu esperando conexão TCP na porta 80. “aceita” conexão, notificando cliente 2. Cliente HTTP envia mensagem de requisição HTTP (contendo URL) pelo socket de conexão TCP. Mensagem 3. Servidor HTTP recebe mensagem de indica que cliente deseja o objeto requisição, forma mensagem de someDepartment/home.index. resposta contendo objeto requisitado e Tempo envia mensagem para seu socket 5. Cliente HTTP recebe mensagem de 4. Servidor HTTP fecha conexão TCP. resposta contendo arquivo html, exibe html. Analisando arquivo html, acha 10 objetos JPEG referenciados. 6. Etapas 1-5 repetidas para cada um dos 10 objetos JPEG. Fundamentos de Redes de Computadores 24/43
- 25. HTTP não Persistente– Tempo de Resposta Definição de RTT: tempo para um pequeno pacote trafegar do cliente ao servidor e retornar. inicia tempo de resposta: conexão TCP RTT − um RTT para iniciar a conexão requisita TCP arquivo tempo para − um RTT para a requisição HTTP e RTT transmitir primeiros bytes da resposta HTTP arquivo arquivo retornarem recebido − tempo de transmissão de arquivo tempo tempo − total = 2RTT + tempo de transmissão Fundamentos de Redes de Computadores 25/43
- 26. HTTP Persistente Problemas doHTTP não persistente: − requer 2 RTTs por objeto − overhead do SO para cada conexão TCP − navegadores geralmente abrem conexões TCP paralelas para buscar objetos referenciados HTTP persistente: − servidor deixa a conexão aberta depois de enviar a resposta − mensagens HTTP seguintes entre cliente/servidor enviadas pela conexão aberta − cliente envia requisições assim que encontra um objeto referenciado − no mínimo um RTT para todos os objetos referenciados Fundamentos de Redes de Computadores 26/43
- 27. Mensagem de requisiçãoHTTP Dois tipos de mensagens HTTP: requisição, resposta Mensagem de requisição HTTP: ASCII (formato de texto legível) linha de requisição (comandos GET, GET /somedir/page.html HTTP/1.1 POST, HEAD) Host: www.someschool.edu User-agent: Mozilla/4.0 linhas de Connection: close cabeçalho Accept-language:fr carriage return, (carriage return, line feed extras) line feed indica final da mensagem Fundamentos de Redes de Computadores 27/43
- 28. Mensagem de requisiçãoHTTP: formato geral Fundamentos de Redes de Computadores 28/43
- 29. Upload da entradado formulário Método POST: − página Web geralmente inclui entrada do formulário − entrada é enviada ao servidor no corpo da entidade Método do URL: − usa o método GET − entrada é enviada no campo de URL da linha de requisição: www.umsite.com/buscaanimal?macacos&banana Fundamentos de Redes de Computadores 29/43
- 30. Tipos de método HTTP/1.0 HTTP/1.1 − GET − GET, POST, HEAD − POST − PUT − HEAD ● envia arquivo no corpo da entidade ● pede ao servidor ao caminho para deixar objeto especificado no requisitado fora da campo de URL resposta − DELETE ● exclui arquivo especificado no campo de URL Fundamentos de Redes de Computadores 30/43
- 31. Mensagem de respostaHTTP linha de status (protocolo código de estado HTTP/1.1 200 OK frase de estado) Connection close Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT linhas de Server: Apache/1.3.0 (Unix) cabeçalho Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 …... Content-Length: 6821 Content-Type: text/html dados, p. e., dados dados dados dados dados ... arquivo HTML requisitado Fundamentos de Redes de Computadores 31/43
- 32. Códigos de estadoda resposta HTTP Primeira linha da mensagem de resposta servidor- cliente Alguns exemplos de código: − 200 OK ● requisição bem-sucedida, objeto requisitado mais adiante − 301 Moved Permanently ● objeto requisitado movido, novo local especificado mais adiante na mensagem (Location:) − 400 Bad Request ● mensagem de requisição não entendida pelo servidor − 404 Not Found ● documento requisitado não localizado neste servidor − 505 HTTP Version Not Supported Fundamentos de Redes de Computadores 32/43
- 33. Testando o HTTP(lado cliente) você mesmo 1.Use Telnet para seu servidor Web favorito: telnet cis.poly.edu 80 Abre conexão TCP com porta 80 (porta HTTP default do servidor) em cis.poly.edu. Qualquer coisa digitada é enviada à porta 80 em cis.poly.edu 2.Digite uma requisição HTTP GET: GET /~ross/ HTTP/1.1 Host: cis.poly.edu Digitando isto (pressione carriage return duas vezes), você envia esta requisição GET mínima (mas completa) ao servidor HTTP 3.Veja a mensagem de resposta enviada pelo servidor HTTP! Fundamentos de Redes de Computadores 33/43
- 34. Estado usuário-servidor: cookies Muitossites importantes Exemplo: usam cookies ● José sempre acessa a Quatro componentes: Internet pelo PC 1.Linha de cabeçalho de ● Visita um site de comércio cookie da mensagem de eletrônico pela primeira resposta HTTP vez 2.Linha de cabeçalho de ● Quando as primeiras cookie na mensagem de requisições HTTP chegam requisição HTTP ao site, este cria: 3.Arquivo de cookie na máquina do usuário, ● ID exclusivo controlado pelo ● Entrada no banco de dados navegador do usuário de apoio para o ID 4.Banco de dados de apoio no site Web Fundamentos de Redes de Computadores 34/43
- 35. Estado usuário-servidor: cookies cliente servidor ebay 8734 requisição http normalservidor Amazon arq. de cookie resposta http normal cria ID 1678 Set-cookie: 1678 para usuário cria ebay 8734 entrada amazon 1678 requisição http normal cookie: 1678 ação acessa específica uma semana depois: resposta http normal do cookie banco de dados de acessa apoio ebay 8734 requisição http normal amazon 1678 cookie: 1678 ação específica resposta http normal do cookie Fundamentos de Redes de Computadores 35/43
- 36. Estado usuário-servidor: cookies Oque os cookies podem ter: − autorização − carrinhos de compras − recomendações − estado da sessão do usuário (e-mail da Web) Como manter o “estado”: − extremidades do protocolo: mantêm estado no emissor/receptor por múltiplas transações − cookies: mensagens HTTP transportam estado Cookies e privacidade: − cookies permitem que os sites descubram muito sobre você − você pode fornecer nome e e-mail aos sites Fundamentos de Redes de Computadores 36/43
- 37. Caches Web (servidorproxy) Objetivo: satisfazer a requisição do cliente sem envolver servidor de origem servidor de origem ● Usuário prepara navegador: acessos à Web via cache servidor sol ic . proxy TP HT HT Navegador envia todas as HT TP ic . TP ● cliente TP res sol HT sta requisições HTTP ao cache pon se re spo objeto no cache: cache retorna TP − . HT P objeto s olic HTT o sta sp − ou cache requisita objeto do re servidor de origem, depois cliente retorna objeto ao cliente servidor de origem Fundamentos de Redes de Computadores 37/43
- 38. Caches Web (servidorproxy) ● Cache atua como ● Por que caching Web? cliente e servidor ● Reduz tempo de resposta à requisição do cliente ● Normalmente, cache é ● Reduz tráfego no enlace de instalado por ISP (da acesso de uma instituição universidade, ● Internet densa com caches: empresa, residencial) permite que provedores de conteúdo “fracos” remetam conteúdo efetivamente (mas o mesmo ocorre com compartilhamento de arquivos P2P) Fundamentos de Redes de Computadores 38/43
- 39. Exemplo de Caching Suposições ● Tamanho médio do objeto = servidores 1.000.000 bits de origem ● Taxa de requisição média dos Internet navegadores da instituição aos pública servidores de origem = 15Mb/s ● Atraso do roteador institucional a qualquer servidor de origem e de enlace de acesso a 15 Mbps volta ao roteador = 2 s rede institucional Consequências LAN de 100 Mbps ● Utilização na LAN = 15% ● Utilização no enlace de acesso = 100% cache institucional ● Atraso total = atraso da Internet + atraso do acesso + atraso da LAN = 2 s + x minutos + y milissegundos Fundamentos de Redes de Computadores 39/43
- 40. Exemplo de Caching soluçãopossível servidores ● Aumentar largura de banda do de origem enlace de acesso para, digamos, 100 Mbps Internet pública consequência ● Utilização na LAN = 15% enlace de ● Utilização no enlace de acesso acesso a 100 Mbps = 15% rede institucional LAN de 100 Mbps ● Atraso total = atraso da Internet + atraso do acesso + atraso da LAN = 2 s + x ms + y ms cache ● Normalmente, uma atualização institucional dispendiosa Fundamentos de Redes de Computadores 40/43
- 41. Exemplo de Caching possívelsolução: instalar cache ● Suponha que índice de acerto é 0,4 servidores consequência de origem ● 40% de requisições serão satisfeitas Internet imediatamente pública ● 60% de requisições satisfeitas pelo servidor de origem ● Utilização do enlace de acesso reduzida para 60%, resultando em atrasos enlace de insignificantes (digamos, 10 ms) acesso a 15 Mbps rede Atraso médio total = atraso da Internet + institucional ● LAN de 100 Mbps atraso de acesso + atraso da LAN = 0,6*(2,01) s + 0,4*milissegundos < 1,4 s cache institucional Fundamentos de Redes de Computadores 41/43
- 42. Get Condicional ● Objetivo: não enviar objeto cache servidor se o cache tiver versão atualizada msg requisição HTTP If-modified-since: ● Cache: especifica data da <data> objeto não cópia em cache na modificado resposta HTTP requisição HTTP HTTP/1.0 304 Not Modified If-modified-since: <data> ● Servidor: resposta não msg requisição HTTP If-modified-since: contém objeto se a cópia <data> objeto em cache estiver modificado resposta HTTP atualizada: HTTP/1.0 200 OK <dados> HTTP/1.0 304 Not Modified Fundamentos de Redes de Computadores 42/43
- 43. Slides baseados nomaterial do livro Fundamento de Redes da Pearson Editora. Fundamentos de Redes de Computadores 43/43