Tecnologia de Redes de Computadores

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1 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 34. CAMADA DE APLICAÇÃO

2 Camada de Aplicação Compreende aplicações p/ várias finalidades Telnet, Rlogin - sessão remota FTP, TFTP - transferência de arquivos Ping, Traceroute - gerência de rede SMTP, POP - correio eletrônico SNMP - gerência de rede DNS - servidor de nomes...

3 Resumo dos Protocolos TCP/IP S M T P F T P H T T P T E L N E T B G P R P C T F T P B O O T P D N S S N M P TCP UDP ICMP IGMP IP ARP RARP PPP Serial UNIX (-) Ethernet X.25 Win (-) TokenRing RFC ATM

4 Aplicação e protocolos de transporte da Internet Aplicação acesso de terminais remotos Web transferência de arquivos streaming multimídia servidor de arquivos remoto telefonia Internet Protocolo de aplicação smtp [RFC 821] telnet [RFC 854] http [RFC 2068] ftp [RFC 959] RTP ou proprietário (ex.: RealNetworks) NSF RTP ou proprietário (ex.: Vocaltec) Protocolo de transporte TCP TCP TCP TCP TCP ou UDP TCP ou UDP tipicamente UDP 2-4

5 Modelo Cliente - Servidor É o método de comunicação entre dois processos (programas) executando em estações diferentes ou na mesma estação. solicitação Cliente Servidor resposta A código da aplicação é particionado em aplicação cliente e aplicação servidora Paradigma usado na arquitetura TCP/IP

6 Modelo Cliente - Servidor Servidor pode ser simples ou complexo servidor Echo UDP (ping) ou um servidor de banco de dados Exemplos de servidor servidor de banco de dados, servidor de s, servidor de arquivos, servidor Web, servidor de vídeo,... solicitação Cliente Servidor resposta

7 Modelo Cliente - Servidor Tipos de servidores: Iterativo e concorrente Servidor Iterativo - processa um pedido por vez Cliente 99 Fila de clientes a serem atendidos Cliente 5 Cliente 2 Cliente ( 1 ) Servidor Iterativo ( 2 ) Esperando Atendendo ( 3 ) Recebe pedido Trata pedido Envia resposta

8 Servidor concorrente Modelo Cliente - Servidor Cliente ( 1 ) Servidor mestre ( 2 ) Cria Esperando Escravo ( 4 ) ( 5 ) Servidor Escravo Servidor Escravo Servidor Escravo ( 3 )

9 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 35. TELNET

10 Protocolo Telnet Transmite os toques do teclado do usuário ao computador remoto, como se estivessem sendo digitados no teclado conectado à máquina remota Terminal do usuario Cliente lê dados do terminal Cliente Telnet Sistema operacional Cliente envia dados ao servidor Servidor recebe dados do cliente Servidor Telnet Sistema operacional Inter-rede TCP/IP Servidor envia dados para pseudoterminal

11 Protocolo Telnet Comando: telnet <IP da máquina remota> ou telnet <nome da máquina remota> comando equivalente rlogin (remote login) Cliente lê dados do terminal Cliente envia dados ao servidor Terminal do usuario Cliente Telnet Sistema operacional Servidor recebe dados do cliente Servidor Telnet Sistema operacional Conexão TCP Servidor envia dados para pseudoterminal

12 Protocolo Telnet Cada caractere digitado é encapsulado em um segmento TCP e enviado e um segmento retorna ao cliente com o mesmo caracter ou um conjunto de caracteres é enviado após o <enter>. Terminal do usuario Cliente lê dados do terminal Cliente Telnet Sistema operacional Cliente envia dados ao servidor Servidor recebe dados do cliente Servidor Telnet Sistema operacional Conexão TCP Servidor envia dados para pseudoterminal

13 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 36. FTP

14 ftp: o protocolo de transferência de arquivos usuário na estação Interface cliente do usuário FTP FTP sistema de arquivos local transferência do arquivo FTP servidor sistema de arquivos remoto 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

15 Protocolo FTP Funções do File Transfer Protocol Acesso Interativo: fornece uma interface interativa com vários comandos de transferência e manipulação de arquivos Especificação de Formato:permite que o cliente especifique o tipo e o formato dos dados armazenados(arquivo texto ou binário) Controle de Autenticação: FPT requer que os clientes estejam autorizados a acessar o servidor (login e a senha).

16 ftp: conexões separadas p/ controle, dados cliente ftp contata servidor ftp na porta 21, especificando TCP como protocolo de transporte são abertas duas conexões TCP paralelas: controle: troca comandos, respostas entre cliente, servidor. controle fora da banda dados: dados de arquivo de/para servidor servidor ftp mantém estado : directório corrente, autenticação realizada cliente FTP conexão de controle TCP, porta 21 conexão de dados TCP, porta 20 servidor FTP

17 Protocolo FTP Conexão de dados do cliente Transferencia de dados Sistema operacional Processo de controle Conexão de controle do cliente Conexão de controle do servidor Processo de controle Sistema operacional Transferencia de dados Inter-rede TCP/IP Conexão de dados do servidor

18 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 37. DNS

19 nome Sistema de Nome de Domínio (Domain Name System) - RFC 1034 linguagem mais alto nível fácil de lembrar fácil de pronunciar resolução de nomes /etc/hosts - pequenas redes NIS ou Yellow Page - redes médias DNS - Internet

20 o DNS define: Sistema de Nome de Domínio (cont.) a sintaxe dos nomes dos hosts na Internet as regras para delegar autoridade sobre partes do espaço de nomes a implementação de um sistema distribuído para o mapeamento de nomes em endereços o DNS utiliza: esquema hierárquico de nomes: nome de domínio paradigma cliente-servidor

21 Nome de domínio seq. de labels separados por um delimitador. domínio raiz edu com gov us... br domínios de mais alto nível nome de domínios: - br - ufrj.br - gta.ufrj.br - nce.ufrj.br coe ufrj gta domínios de segundo-nível nce

22 Espaço de nomes dividido em zonas de autoridade o nome de domínio ufrj.br engloba todos os hosts da UFRJ a zona ufrj.br inclui somente os hosts administrados diretamente pela UFRJ H1 servidor ufrj.br H2 H3 H4 servidor gta.ufrj.br zona de autoridade ufrj.br

23 Servidores de nome um único servidor físico pode controlar uma grande parte da hierarquia de nomes o servidor raiz (root server) reconhece os domínios de mais alto nível conhece os servidores de cada domínio filho servidor raiz servidor ibm.com servidor nsf.gov servidor ucla.edu servidor ufrj.br

24 DNS: Servidores raíz procurado por servidor local que não consegue resolver o nome servidor raíz: procura servidor autoritativo se mapeamento desconhecido obtém tradução devolve mapeamento ao servidor local ~ uma dúzia de servidores raíz no mundo

25 Servidores de nomes DNS Por quê não centralizar o DNS? ponto único de falha volume de tráfego base de dados centralizada e distante manutenção (da BD) Não é escalável! Nenhum servidor mantém todos os mapeamento nome-para-endereço IP servidor de nomes local: cada provedor, empresa tem servidor de nomes local (default) pedido DNS de hospedeiro vai primeiro ao servidor de nomes local servidor de nomes autoritativo: p/ hospedeiro: guarda nome, endereço IP dele pode realizar tradução nome/endereço para este nome

26 Exemplo simples do DNS servidor de nomes raíz hospedeiro manga.ic.uff.br requer endereço IP de 1. Contata servidor DNS local, pitomba.ic.uff.br 2. pitomba.ic.uff.br contata servidor raíz, se necessário 3. Servidor raíz contata servidor autoritativo cs.columbia.edu, se necessário servidor local pitomba.ic.uff.br solicitante manga.ic.uff.br servidor autoritativo cs.columbia.edu

27 Exemplo de DNS Servidor raíz: pode não conhecer o servidor de nomes autoritativo pode conhecer servidor de nomes intermediário: a quem contactar para descobrir o servidor de nomes autoritativo servidor local pitomba.ic.uff.br solicitante manga.ic.uff.br servidor de nomes raíz servidor intermediário saell.cc.columbia.edu 4 5 servidor autoritativo cs.columbia.edu

28 DNS: consultas iteratadas servidor de nomes raíz consulta recursiva: transfere a responsabilidade de resolução do nome para o servidor de nomes contatado carga pesada? consulta iterada: servidor consultado responde com o nome de um servidor de contato Não conheço este nome, mas pergunte para esse servidor 1 2 servidor local pitomba.ic.uff.br 8 solicitante manga.ic.uff.br consulta iterrada servidor intermediário saell.cc.columbia.edu 5 6 servidor autoritativo cs.columbia.edu

29 DNS: uso de cache, atualização de dados uma vez um servidor qualquer aprende um mapeamento, ele o coloca numa cache local futuras consultas são resolvidas usando dados da cache entradas no cache são sujeitas a temporização (desaparecem depois de certo tempo) ttl = time to live (sobrevida) estão sendo projetados pela IETF mecanismos de atualização/notificação dos dados RFC

30 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 38. DHCP

31 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) modos de configuração manual: o servidor associa máquinas específicas específicos automática: o servidor fornece a uma máquina que se conecta pela primeira vez dinâmica: o servidor empresta por um tempo limitado

32 DHCP OP HTYPE HLEN HOPS TRAN SACTION ID SEC ONDS FLAGS CLIENT YOUR S ERVER R OUTER CLIENT HARDW (16 oct.) SER VER HO ST NAM E... (16 oct.) BOOT FI LE NAM E... OPTI... (128 oct.) ONS (Variable)

33 DHCP campos da mensagem são idênticos: servidores DHCP podem atender pedidos BOOTP campo FLAGS broadcast reply request campo OPTIONS tempo de empréstimo DHCPACK, DHCPNACK, DHCPREQUEST etc.

34 DHCP Host Name DHCP não interage com DNS host não recebe nome recebe um nome junto com o endereço IP host tem nome fixo

35 Conclusão protocolos simples e pequenos o BOOTP supera o RARP capacidade de ser roteado possibilidade de envio de diversas informações além disto o DHCP permite alocação dinâmica de endereços compatibilidade com BOOTP

36 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 39. Correio Eletrônico

37 Três grandes componentes: agentes de usuário (UA) servidores de correio simple mail transfer protocol: smtp Agente de Usuário a.k.a. 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 Correio Eletrônico servidor de correio SMTP servidor de correio agente de usuário agente de usuário SMTP SMTP agente de usuário fila de mensagens de saída caixa de correio do usuário servidor de correio agente de usuário agente de usuário agente de usuário

38 Correio Eletrônico: servidores de correio 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) servidor de correio SMTP agente de usuário SMTP servidor de correio agente de usuário 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 agente de usuário

39 Protocolos de accesso ao correio agente de usuário SMTP SMTP POP3 ou IMAP agente de usuário servidor de correio do remetente SMTP: entrega/armazenamento no servidor do receptor protocolo de accesso 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) servidor de correio do receptor» manuseio de msgs armazenadas no servidor HTTP: Hotmail, Yahoo! Mail, Webmail, etc.

40 Correio Eletrônico: smtp [RFC 821] 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 mensagens precisam ser em ASCII de 7-bits

41 Cenário: Alice envia mensagem para Bob 1) Alice usa o agente de usuário (UA) para compor a mensagem e para bob@someschool.edu 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.

42 Formato de uma mensagem smtp: protocolo para trocar msgs de correio RFC 822: padrão para formato de mensagem de texto: linhas de cabeçalho, p.ex., To: From: Subject: diferentes dos comandos de smtp! corpo a mensagem, somente de caracteres ASCII cabeçalho corpo linha em branco

43 Formato de uma mensagem: extensões para multimídia MIME: multimedia mail extension, RFC 2045, 2056 linhas adicionais no cabeçalho da msg declaram tipo do conteúdo MIME versão MIME método usado p/ codificar dados tipo, subtipo de dados multimídia, declaração parâmetros Dados codificados From: To: Subject: Imagem de uma bela torta MIME-Version: 1.0 Content-Transfer-Encoding: base64 Content-Type: image/jpeg base64 encoded data base64 encoded data

44 Tipos MIME Content-Type: tipo/subtipo; parâmetros Text subtipos exemplos: plain, html charset= iso , ascii Image subtipos exemplos : jpeg, gif Video subtipos exemplos : mpeg, quicktime Audio subtipos exemplos : basic (8- bit codificado mu-law), 32kadpcm (codificação 32 kbps) Application outros dados que precisam ser processados por um leitor para serem visualizados subtipos exemplos : msword, octet-stream

45 fase de autorização comandos do cliente: user: declara nome pass: senha servidor responde +OK -ERR fase de transação, cliente: list: lista números das msgs retr: recupera msg por número dele: apaga msg quit Protocolo POP3 S: +OK POP3 server ready C: user ana S: +OK C: pass faminta S: +OK user successfully logged on C: list S: S: S:. C: retr 1 S: <message 1 contents> S:. C: dele 1 C: retr 2 S: <message 1 contents> S:. C: dele 2 C: quit S: +OK POP3 server signing off

46 Tecnologia de Redes de Computadores Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 40. HTTP

47 WWW: algum jargão Página WWW: consiste de objetos endereçada por uma URL Quase todas as páginas WWW consistem de: página base HTML, e vários objetos referenciados. URL tem duas partes: nome de hospedeiro, e nome de caminho: Agent de usuário para WWW se chama de browser: MS Internet Explorer Netscape Communicator Servidor para WWW se chama servidor WWW : Apache (domínio público) MS Internet Information Server (IIS)

48 WWW: o protocolo http http: hypertext transfer protocol protocolo da camada de aplicação para WWW modelo cliente/servidor cliente: browser que pede, recebe, visualiza objetos WWW servidor: servidor WWW envia objetos em resposta a pedidos http1.0: RFC 1945 http1.1: RFC 2068 PC executa Explorer Mac executa Navigator Servidor executando servidor WWW do NCSA

49 Mais sobre o protocolo http http: 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 servidore WWW (servidor http) encerra conexão TCP http é sem estado servidor não mantém informação sobre pedidos anteriores do cliente Protocolos que mantêm estado são complexos! Nota história passada (estado) tem que ser guardada Caso caia servidor/cliente, suas visões do estado podem ser inconsistentes, devem ser reconciliadas

50 Conexões HTTP HTTP não persistente 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

51 HTTP não persistente Usuário entra com a URL: (contém texto, referências a 10 imagens jpeg) Tempo 1a. Cliente HTTP inicia conexão TCP ao servidor HTTP (processo) em Porta 80 é a default para o servidor HTTP 2. Cliente HTTP envia HTTP request message (contendo a URL) para o socket da conexão TCP 1b. Servidor HTTP no hospedeiro esperando pela conexão TCP na porta 80. Aceita conexão, notificando o cliente 3. Servidor HTTP recebe mensagem de pedido, forma response message contendo o objeto solicitado (somedepartment/home.index), envia mensagem para o socket

52 HTTP não persistente Tempo 5. Cliente HTTP recebe mensagem de resposta contendo o arquivo html, apresenta o conteúdo html. Analisando o arquivo html, encontra 10 objetos jpeg referenciados 4. Servidor HTTP fecha conexão TCP 6. Passos 1-5 são repetidos para cada um dos 10 objetos jpeg

53 Modelagem do tempo de resposta Definição de RRT: 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

54 HTTP persistente Características do HTTP persistente: Requer 2 RTTs por objeto OS deve manipular e alocar recursos do hospedeiro para cada conexão TCP. Mas 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 Persistente sem pipelining: O cliente emite novas requisições apenas quando a resposta anterior for recebida Um RTT para cada objeto referenciado Persistente com pipelining: Padrão no HTTP/1.1 O cliente envia requisições assim que encontra um objeto referenciado Tão pequeno como um RTT para todos os objetos referenciados

55 Mensagem HTTP request Dois tipos de mensagens HTTP: request, response HTTP request message: ASCII (formato legível para humanos) Linha de pedido (comandos GET, POST, HEAD ) Linhas de cabeçalho GET /somedir/page.html HTTP/1.0 User-agent: Mozilla/4.0 Accept: text/html, image/gif,image/jpeg Accept-language:fr Carriage return, line feed indica fim da mensagem (extra carriage return, line feed)

56 formato de mensagem http: pedido Dois tipos de mensagem http: pedido, resposta mensagem de pedido http: ASCII (formato legível por pessoas) linha do pedido (comandos GET, POST, HEAD) linhas do cabeçalho Carriage return, line feed indicate fim de mensagem GET /somedir/page.html HTTP/1.0 User-agent: Mozilla/4.0 Accept: text/html, image/gif,image/jpeg Accept-language:fr (carriage return (CR), line feed(lf) adicionais)

57 formato de mensagem http: resposta linha de status (protocolo, código de status, frase de status) dados, p.ex., arquivo html solicitado linhas de cabeçalho HTTP/ OK Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun Content-Length: 6821 Content-Type: text/html dados dados dados dados...

58 códigos de status da resposta http Na primeira linha da mensagem de resposta servidor- >cliente. Alguns códigos típicos: 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

59 Cache WWW (servidor-procurador) Meta: atender pedido do cliente sem envolver servidor de origem usuário configura browser: acessos WWW via procurador cliente envia todos pedidos http ao procurador cliente Servidorprocurador Servidor de origem se objeto no cache do procurador, este o devolve imediatamente na resposta http senão, solicita objeto do servidor de origem, depois devolve resposta http ao cliente cliente Servidor de origem

60 Por quê usar cache WWW? Servidores de origem Suposição: cache está próximo do cliente (p.ex., na mesma rede) tempo de resposta menor: cache mais próximo do cliente diminui tráfego aos servidores distantes muitas vezes é um gargalo o enlace que liga a rede da instituição ou do provedor à Internet rede da instituição Internet pública enlace de accesso 2 Mbps LAN 10 Mbps cache da instituição