Redes de Computadores. Camada de Aplicação

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1 Redes de Computadores Camada de Aplicação

2 Camada de Aplicação: Objetivos Aspectos conceituais Arquiteturas Comunicação Alguns protocolos Modelos P2P vs Cliente-Servidor Teoria Redes Complexas , Redes Sociais

3 Aplicação de Rede Executadas em sistemas finais Processos no SO usando infra-estrutura de comunicação Comunicação através da rede Ex: software do servidor web que se comunica com o browser Dispositivos do núcleo da rede não executam aplicações de usuários Fonte: Kurose e Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach

4 Arquitetura das Aplicações Cliente-Servidor Peer-to-peer cscie12.dce.harvard.edu indyarocks.com

5 Cliente-Servidor Cliente iniciativa da comunicação com servidor pode se conectar intermitentemente pode ter endereço dinâmico sem comunicação direta com outros clientes Fonte: Kurose e Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach

6 Cliente-Servidor Servidor sempre ativo aguardando conexões fornece serviços solicitados pelo cliente endereço permanente conjunto de servidores: Server farm Fonte: Kurose e Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach

7 Comunicação entre processos Processo: programas em execução Comunicação entre dois processos no mesmo sistema final: comunicação interprocessos (definido pelo SO) em diferentes sistemas finais: troca de mensagens via rede Foco do curso

8 Comunicação entre processos Cliente-Servidor Processo Cliente: processo que inicia a comunicação Processo Servidor: processo que espera para ser contactado P2P Aplicações processo cliente + processo servidor

9 Comunicação entre processos Tanto cliente quanto servidor precisam falar a mesma linguagem Protocolo de aplicação: conjunto de regras sintáticas e semânticas que governam a troca de mensagens domínio público definidos por RFCs para interoperabilidade exs: HTTP, SMTP, FTP,... proprietátios exs: skype, KaZaA

10 Delia Ciullo, Antonieta Garcia da Rocha Neta, Akos Horvath, Emilio Leonardi, Marco Mellia, Dario Rossi, Miklos Telek, Paolo Veglia, Network Awareness of P2P Live Streaming Applications: a Measurement Study, IEEE Transanctions on Multimedia, Vol.12, No.1, pp.54-63, January 2010 (Protocolos Proprietários) Como entender? Impacto na rede! Engenharia reversa! Dario Bonfiglio, Marco Mellia, Michela Meo, Dario Rossi, Paolo Tofanelli, Revealing skype traffic: when randomness plays with you, ACM SIGCOMM, Kyoto, JP, ISBN: , 27 August 2007 Delia Ciullo, Marco Mellia, Michela Meo, Emilio Leonardi, Understanding P2P-TV Systems Through Real Measurements, IEEE GLOBECOM 2008, New Orleans, FL, ISBN: , 30 November 2008 Dario Bonfiglio, Marco Mellia, Michela Meo, Dario Rossi, Detailed Analysis of Skype Traffic, IEEE Transactions on Multimedia "1", Vol.11, No.1, pp , ISSN: , January 2009

11 Sockets Processo envia / recebe mensagens para / de seu socket Fonte: Kurose e Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach Socket como uma porta entre camada de aplicação e transporte API: escolha do protocolo de transporte e passagem de parâmetros

12 Endereçamento de processos Para troca de mensagens, processo deve estar associado a um identificador Endereço (IP) do hospedeiro não basta? Além do endereço IP do hospedeiro, número da porta associada ao processo no hospedeiro

13 Portas Portas bem conhecidas (well-known ports) convencionalmente associadas a serviços comuns - IANA Servidor http: 80 Servidor smtp: Solicitadas pelos processos, atribuídas pelo SO

14 De que serviços uma aplicação necessita? Depende da natureza da aplicação! Tempo real? contextoseo.com Confidencialidade???? veraoverdeorg.blogspot.com

15 De que serviços uma aplicação necessita? Perda de pacotes Algumas apl. (e.g., audio) podem tolerar alguma perda Outras apl. (e.g., ftp, telnet) requerem 100% de transferência confiável dos dados Atraso Algumas apl. (e.g., VoIP, jogos interativos) requerem baixo atraso para serem eficazes Vazão Algumas apl. (e.g., multimedia) requerem quantidade mínima de vazão para serem eficazes Outras apl. ( apl. elásticas ) utilizam a vazão que conseguem Segurança Integridade dos dados

16 Perda de pacotes Congestionamento na rede Erros de transmissão

17 Atraso Fatores de atraso Atraso de fila Atraso de processamento Atraso de acesso ao meio Atraso de transmissão Atraso de propragação

18 Jitter Decorrente da variação do atraso entre pacotes consecutivos Afeta sincronia e interatividade ex: aúdio e vídeo

19 Vazão Capacidade efetiva de transmissão da aplicação throughput - vazão de dados goodput - vazão efetiva de dados (sem retransmissões) g1.globo.com

20 Requisições que as aplicações fazem a camada de Transporte Application Data loss Throughput Time Sensitive file transfer Web documents real-time audio/video stored audio/video interactive games instant messaging no loss no loss no loss loss-tolerant loss-tolerant loss-tolerant no loss elastic elastic elastic audio: 5kbps-1Mbps video:10kbps-5mbps same as above few kbps up elastic no no no yes, 100 s msec yes, few secs yes, 100 s msec yes and no

21 Peer-to-peer (P2P) Compartilhamento de recursos e serviços computacionais diretamente entre sistemas Software executado em cada elemento (peer) é equivalente em funcionalidade Cada participante age como cliente e servidor ao mesmo tempo (servent)

22 P2P Cada participante paga a sua participação fornecendo acesso a (alguns de) seus recursos exceções são comuns: freeriders como controlar? incentivo / reputação Sistemas P2P têm recebido grande atenção: usuários empresas meios acadêmicos

23

24 P2P puro : Características Sem coordenação central Sem base de dados central Sem ponto único de falha ou gargalo Nenhum peer tem visão global do sistema Todos os dados e serviços são acessíveis de qualquer peer Peers são autônomos Peers e conexões não são confiáveis

25 P2P: Vantagens Escalabilidade Não há gargalo para crescimento Robustez Não há ponto de falha único Flexibilidade Auto-configuração / configuração dinâmica

26 P2P: Napster

27 P2P: Gnutella

28 P2P: Super-nós

29 Aplicações P2P Muitas aplicações recentes Compartilhamento de arquivos IM VoIP Video (Internet TV)...

30 P2P: cenário recente Fonte: The absolute majority of all Internet traffic is p2p file-sharing, the liquidculture notebook, March 2008

31 P2P: cenário recente Fonte: The absolute majority of all Internet traffic is p2p file-sharing, the liquidculture notebook, March 2008

32 Distribuição de Arquivos: Servidor- Cliente vs P2P Questão : Quanto tempo é necessário para distribuir um arquivo a partir de um servidor para N peers? File, size F Server d N u N u 1 d 1 u s u 2 d2 Network (with abundant bandwidth) us: banda de upload do servidor ui: banda de upload do peer i di: banda de download do peer i

33 Tempo de distribuição de um arquivo: servidor-cliente Servidor envia sequencialmente N cópias: Tempo NF/u s cliente i leva F/d i para download F Server d N u N u u 2 1 d 1 u d 2 s Network (with abundant bandwidth) Tempo para distribuir o arquivo F para N clientes usando cliente/servidor = d cs = max { NF/u s, F/min(d i ) } i Aumenta linearmente com N (para N grande)

34 Tempo de distribuição de um arquivo: P2P Servidor envia uma cópia: F/u s F Server u u 2 1 d 1 u d 2 s cliente i demora F/d i para fazer o download NF bits devem ser disseminados (agregado) d N u N Network (with abundant bandwidth) Taxa de upload mais rápida: u s + Σu i d P2P = max { F/u s, F/min(d i ), NF/(u s + Σu i ) } i

35 Servidor-cliente vs. P2P: exemplo Taxa de upload do Cliente = u, F/u = 1 hour, u s = 10u, d min u s Minimum Distribution Time P2P Client-Server N

36 Cloud Computing Uso e acesso a diferentes recursos computacionais Aplicações cliente/servidor Usuários acessam os recursos através de computadores, netbooks,smartphones Aplicações são gerenciadas pelo cloud server Todo o processamento e armazenamento é mantido pelo cloud server

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