Arquitetura de sistemas distribuídos

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1 Arquitetura de sistemas distribuídos 3. Comunicação nos Sistemas Distribuídos 3.1.Introdução aos modelos de comunicação 3.2 Modelo Cliente-Servidor 3.3.Comunicação através de Sockets 3.3 Chamada a procedimento remoto 3.5 Modelo Peer-to-Peer 1

2 Modelos de comunicação Sistemas centralizados REVISÃO - Memória partilhada Sistemas distribuídos - Não existe memória partilhada - Baseado em troca de mensagens 2

3 Modelos de comunicação CONCEITOS BÁSICOS DE PROTOCOLOS Conjunto de regras, procedimentos e formatos para garantir a comunicação entre duas entidades geograficamente distintas. 3

4 Modelos de comunicação ISO (International Standard Organization), desenvolveu um modelo de referência: - Diversos níveis envolvidos - O que deve ser tratado em cada nível - Open Systems Interconnection Reference Model ISO ou simplesmente, Modelo OSI. 4

5 Modelos de comunicação CONCEITO DE PROTOCOLO EM CAMADAS Comunicação é dividida em sete níveis ou camadas, onde cada camada trata de um aspecto específico da comunicação. 5

6 Modelos de comunicação DESAFIO DE PROTOCOLOS Roteamento Controle de congestionamento Internetworking 6

7 Modelos de comunicação CAMADA DE SERVIÇOS 7

8 Modelo cliente-servidor CONCEITOS Método ou modelo de distribuição de aplicações computacionais por meio de muitas plataformas. Geralmente refere-se a um método onde dois ou mais computadores interagem de modo que um oferece serviço aos outros. Arquitetura computacional que envolve requisições de serviços de clientes para servidores. 8

9 Modelo cliente-servidor CLIENTE Também denominado de front-end e workstation, é um processo que interage com o usuário por meio de interface gráfica, ou não permitindo consultas e comandos para recuperação de dados. É um processo ativo na relação cliente/servidor. Torna a rede transparente para o usuário. 9

10 Modelo cliente-servidor SERVIDOR Também denominado servidor back-end, fornece determinado serviço e fica disponível quando o cliente necessita. É um processo reativo na relação cliente-servidor. Possui uma execução contínua. Recebe e responde solicitações dos clientes. Presta serviços distribuídos. Atende a diversos clientes simultaneamente. 10

11 Modelo cliente-servidor Simplicidade; VANTAGENS Não tem necessidade de estabelecer e finalizar a conexão; A mensagem de resposta de um servidor pode funcionar como uma confirmação de entrega de uma requisição; Eficiência; Se as máquinas forem idênticas é necessário apenas três níveis de protocolo: - Físico, Data Link e Request/Reply 11

12 Modelo cliente-servidor PROCESSOS ACIONANDO INDIVIDUALMENTE PROCESSOS SERVIDORES 12

13 Modelo cliente-servidor UM SERVIÇO PROVIDO POR MÚLTIPLOS PROCESSOS SERVIDORES 13

14 Modelo cliente-servidor send (destino) receive (endereço) TROCA DE MENSAGENS 14

15 Comunicação através de sockets CONCEITO (REVISÃO) Um socket é um ponto final (endpoint) de um canal bidirecional de comunicação entre dois programas em uma rede. - Endereço local - Endereço global 15

16 Comunicação através de sockets CONEXÃO O servidor fica apenas no estado: ouvindo, aguardando o pedido de conexão do cliente. O cliente sabe o nome do host e qual porta está associada a aplicação no qual irá prover o serviço. Assim que o servidor aceitar a conexão, é criado um novo socket para continuar ouvindo as requisições e atende a solicitação do host cliente pelo socket original. 16

17 Comunicação através de sockets User Datagram Protocol (UDP). PROTOCOLOS UDP Protocolo não orientado a conexão. Não há garantia de entrega de dados. Perdas durante transmissões não são tratadas por este protocolo. Usado em redes de alta confiabilidade, onde as taxas de perdas são baixas. Exemplos: TFTP, BOOTP 17

18 Comunicação através de sockets PROTOCOLOS TCP Transmission Control Protocol (TCP). Protocolo orientado a conexão. Precisa ser feita uma conexão antes do início da transmissão de dados Fase de conexão -> Fase de transmissão de dados -> Fase de desconexão. Exemplos: TELNET, Web Browser 18

19 Comunicação através de sockets COMUNICAÇÃO: SERVIDOR Efetua a criação do Socket; Associa o Socket a um endereço local; Aguarda por conexões cliente; Aceita conexão; Lê requisições; Envia resposta; Fecha Socket. 19

20 Comunicação através de sockets COMUNICAÇÃO: CLIENTE Efetua a criação do Socket; Estabelece a conexão; Envia a requisição; Aguarda a resposta; Fecha o Socket; 20

21 Comunicação através de sockets FUNÇOES/MÉTODOS/APIs socket(pf, type, protocol); bind(socket, localaddr, addrlen); listen(socket, queue); accept(socket, addr, addrlen); read(socket, buffer, lenght); write(socket, buffer, lenght); close(socket); 21

22 Comunicação através de sockets gethostbyname(host); FUNÇOES/MÉTODOS/APIs getprotobyname(protocol); 22

23 Chamada a procedimento remoto (RPC) CONCEITO Chamadas a procedimentos remotos é a chamada de um programa a procedimentos localizados em máquinas diferentes. 23

24 Chamada a procedimento remoto (RPC) OBJETIVO Tornar mais fácil a implementação de aplicações distribuídas. Esconde o código de chamadas a rede em procedimentos chamados stubs: - Método que possui o código de chamadas a rede. - O uso de stubs isenta a preocupação de clientes com detalhes da implementação de rede como sockets. 24

25 Chamada a procedimento remoto (RPC) 25

26 Modelo peer-to-peer (P2P) CONCEITO São sistemas distribuídos nos quais os membros da rede são equivalentes em funcionalidade. Permite que pares compartilhem recursos diretamente, sem envolver intermediários. 26

27 Modelo peer-to-peer CARACTERÍSTICAS Auto-organização: não há um coordenador do grupo; toda a coordenação é distribuída. Adaptabilidade: rede se reajusta ao ambiente, mesmo que ocorram falhas. Escalabilidade: rede cresce facilmente em larga escala; não há ponto de estrangulamento. Comunicação direta entre os pares: se opõe ao tradicional modelo cliente-servidor, já que cada nó pode fornecer ou obter recursos. 27

28 Modelo peer-to-peer UTILIZAÇÃO Compartilhamento de arquivos, imagens, músicas, vídeos e etc. Atualização de sistemas operacionais e de software aplicativo. Gerenciamento de redes e de sistemas Processamento distribuído Sincronização de banco de dados Difusão de informações, etc 28

29 Modelo peer-to-peer CLASSIFICAÇÃO Arquitetura centralizada: utiliza um servidor central para controle de acesso à rede e para publicação e pesquisa de conteúdo. Arquitetura descentralizada: todos os peers possuem funcionalidade equivalente. Arquitetura híbrida: alguns peers especiais, chamados supernós, possuem um papel diferenciado na rede. 29

30 Modelo peer-to-peer Criado em 1999; EXEMPLO: NAPSTER Utilizava um servidor central; A transferência de arquivos era feita diretamente pelos peers; Sem o servidor central, que foi desligado por ordem judicial, a rede deixou de funcionar. 30

31 Modelo peer-to-peer EXEMPLO: NAPSTER 31

32 Modelo peer-to-peer Arquivo.torrent EXEMPLO: BITTORRENT - Criado por nó seed, que compartilha arquivo - Contém metadados que descrevem o arquivo e permitem verificar sua integridade. - Indica servidores tracker. 32

33 Modelo peer-to-peer EXEMPLO: BITTORRENT Servidores tracker - Coordenam a distribuição de arquivos - Indicam os nós para download - Controlam a velocidade do download - Se o nó não colabora, perde banda 33

34 Modelo peer-to-peer EXEMPLO: BITTORRENT 34

35 Modelo peer-to-peer PROBLEMAS EM REDES P2P Downloads interrompidos e não verificados podem resultar em arquivos corrompidos espalhados pela rede; Nós maliciosos registram dados erroneamente e enviam dados corrompidos, vírus Nos downloads de várias fontes, basta uma fonte maliciosa para corromper o dado. 35

36 Modelo peer-to-peer SOLUÇÕES PARA OS PROBLEMAS EM REDES P2P Verificação de integridade de dados; Uso de mecanismos de proteção na camada de aplicação. 36

37 Modelo peer-to-peer VERIFICAÇÃO DE INTEGRIDADE DOS DADOS Consiste em efetuar verificações com a base no hash do conteúdo compartilhado. Downloads de várias fontes só acontecem se o arquivo possuir o mesmo hash. Ao final do download, o cliente (aplicação) pode fazer a verificação do hash do arquivo obtido para verificar se ele não foi corrompido no caminho. Não impede que nós maliciosos informem o hash errado. 37

38 Modelo peer-to-peer MECANISMOS DE PROTEÇÃO Normalmente feito na camada de aplicação do tracker; Baseado na associação de índices de reputação de cada nó na rede; Um nó constrói um reputação, quando fornece conteúdos íntegros; Evita-se downloads de nós com baixa reputação. 38

39 Exercícios 39

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