Camada Aplicação

Artur Arsenio

Redes de Computadores 2010/2011

Departamento de Engenharia Informática1

Redes de ComputadoresRedes de Computadores

Camada Aplicação

Artur Arsenio


Departamento de Engenharia Informática2 Camada de Aplicação

Introdução às Redes de Computadores e Internet – Revisão

� A Internet

� Protocolos

� Estrutura da rede– A periferia da rede

– O núcleo da rede

– Redes de Acesso e Meio Fisico

� Desempenho: atraso e perda

� Camadas de protocolos e modelos de serviço– TCP/IP e OSI

� Estrutura da Internet e ISPs

� A Internet

� Protocolos

� Estrutura da rede– A periferia da rede

– O núcleo da rede

– Redes de Acesso e Meio Fisico

� Desempenho: atraso e perda

� Camadas de protocolos e modelos de serviço– TCP/IP e OSI

� Estrutura da Internet e ISPs

Artur Arsenio



Camada Aplicação

� Princípios e caracteristicas dos protocolos da camada de aplicação

� A Web e o HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

� Transferência de Ficheiros (File Transfer)– File Transfer Protocol (FTP)

� Correio Electrónico– SMTP: Simple Mail Transfer Protocol, POP3, IMAP

� Serviço de nomes da Internet– DNS: Domain Name System protocol

� Partilha de Ficheiros Peer-to-Peer (P2P)




� Correio Electrónico– SMTP: Simple Mail Transfer Protocol, POP3, IMAP



Segue Capitulo 2 do livro de J.F Kurose e K.W. Ross

Objectivos:

Adquirir os conceitos e aspectos de implementação dos protocolos de aplicação em rede, através do estudo de protocolos populares da camada aplicação.

Objectivos:

Adquirir os conceitos e aspectos de implementação dos protocolos de aplicação em rede, através do estudo de protocolos populares da camada aplicação.

Artur Arsenio



Algumas aplicações distribuidas

VoIP Call – N – Share

Mobile IM w/ Presence

Multiplayer

Gaming

Network Address Book

Mobile & IPTV

Rich Media IMRingback Tones

Picture ShareMobile

Conferencing Video Surveillance Remote Monitoring

� E-mail

� Web

� Instant messaging

� Login remoto

� Partilha de ficheiros P2P

� Jogos de rede multi-utilizador

� Vídeo-clips

� Voz sobre IP

� Vídeo-conferência em tempo real

� Computação paralela em larga escala

� IPTV, MobileTV

� Redes Sociais (FaceBook, Hi5, LinkedIn)

Artur Arsenio



My TV, My IM

My cell phone…

• IPTV will change the user TV experience from passive zapping to active browsing

• High frustration with broadcast TV• Demand for better TV

Already Today

My choice on

TV

My choice on

TV

IPTV – Televisão sobre a Internet Still Today

“I have 100 channels,

but nothing to watch”

“I have 100 channels,

but nothing to watch”

Artur Arsenio



Aplicações em Telemóveis

Applicações:� Segurança: telemóvel como chave

� Saúde: mediar comunicações com dispositivos pessoais de saúde

� Entretenimento: MobileTV, jogos

Applicações:� Segurança: telemóvel como chave

� Saúde: mediar comunicações com dispositivos pessoais de saúde

� Entretenimento: MobileTV, jogos

... Edge Gateway

... New Multimedia Computer

Artur Arsenio



Open Internet – Novas Applicações... focus na Conectividade Social

Video Sharing

YouTube

Flickr

Photo Sharing

Wikipedia

Colaborativeencyclopedia

BusinessConnections

LinkedIn

Artur Arsenio



Open Internet – Novas Applicações... focus na Conectividade Social

Virtual Worlds

SecondLife

Trust+Plus

Colaborative Trust

Where and Whatare you doing?

Twitter

MySpace

Personal space

Artur Arsenio



Criando uma aplicação distribuida

Aplicações distribuídas� programas que executam em diferentes sistemas

terminais

� necessitam trocar mensagens através da rede para fornecerem o resultado para que foram desenhadas

� E.g., e-mail, transferência de ficheiros – Web: servidor Web (Apache, Microsoft) envia página

Web (documento HTML) requisitada pelo navegador (browser-Internet Explorer) através de uma troca de mensagens (HTTP)

� Dispositivos do núcleo da rede não executam aplicações de utilizadores

Protocolos da camada de aplicação� são partes integrantes de uma aplicação distribuída

� definem as mensagens a trocar e as acções que resultam dessas mensagens

� usam serviços de comunicação fornecidos pelas entidades das camadas de protocolo inferiores

aplicaçãotransporte

redeligaçãofísica





Artur Arsenio



Protocolos da Camada de Aplicação – o que definem?

� Tipos de mensagens trocadas

– eg mensagens de pedido e resposta

� Sintaxe dos tipos das mensagens

– campos presentes nas mensagens

– e como são identificados

� Semântica dos campos

– 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, Skype

Protocolos de domínio público:

� definidos em RFCs

� Permitem a interoperação

� ex, HTTP e SMTP

Protocolos proprietários:

� Ex., KaZaA, Skype

Aplicação

DistribuidaProtocolo de

Camada Aplicação

Aplicação

Distribuida

Artur Arsenio



Processos em comunicação- Endereçamento de processos

Processo: programa que éexecutado numa máquina

� processos na mesma máquina comunicam (típicamente) usando comunicação entre processos(interprocess communication) do sistema operativo (SO)

� Processos que se executam em máquinas diferentes comunicam através de um protocolo da camada de aplicação, trocando mensagens através da rede

� Processo servidor: processo que espera para ser contactado

� Processo cliente: processo que inicia a comunicação– Faz a interface com o utilizador

“acima” e com a rede “abaixo”

– implementa protocolos nível de aplicação

– Ex. WWW: “browser”, E-mail: leitor de correio, audio/video: “media player”

Aplicações com arquitecturas P2P possuem processos clientes e processos servidores

ProcessoProcesso Canal de comunicaçãoCanal de comunicaçãoporto

Processoporto

� Para o processo receber mensagens, precisa de um identificador

– endereço IP único de 32 bits do host

– e número do porto associado com o processo na máquina

� e.g. Servidor HTTP: porto 80

� Servidor de Correio: porto 25

� Para o processo receber mensagens, precisa de um identificador

– endereço IP único de 32 bits do host

– e número do porto associado com o processo na máquina

� e.g. Servidor HTTP: porto 80

� Servidor de Correio: porto 25

Artur Arsenio



� Os processos enviam /recebem mensagens para /de outros processos através dos seus sockets– Um socket corre no sistema terminal e é

análogo a uma porta entre os processos da aplicação e o protocolo de transporte

– O processo que envia empurra a mensagem para fora da porta

– assume que a infraestrutura de transporte do outro lado da porta leva a mensagem até ao socket do processo que a recebe

� Protocolo de transporte: transferência de bytes de um processo para outro

� API (Interface de Programação da Aplicação)– Permite escolher o protocolo de transporte

– E definir alguns parâmetros� Tamanho buffers e segmentos do TCP

Sockets

processo

TCP com

buffers,

variáveis

socket

Cliente

processo

TCP com

buffers,

variáveis

socket

Servidor

Internet

Controlado pelo SO

controlado pelo

programador da

aplicação

socket

Ou UDP

Artur Arsenio



Sockets com Ligação

socket

bind

listen socket

connectaccept

read

write read

write

ClienteServidor

ClienteServidor

Socket

Cliente

Socket

Escuta

Socket

Ligação

3-way handshake

bytes

bytes

Artur Arsenio



import java.net*;

import java.io*;

public class TCPClient{

public static void main(String args[]){

// args: message and destin. hostname

Socket s = null;

try{

int server Port = 7896;

s = new Socket (args[1], serverPort);

DataInputStream = new DataInputStream(s.getInputStream());

DataOutputStream out =

newDataOutputStream (s.getOutputStream());

out.writeUTF(args[0]);

String data = in.readUTF();

System.out.prtintln(“Received: ” + data);

}catch (UnknownHostException e){

System.out.println(“Sock:” + e.getMessage());

}catch (EOFException e){System.out.println(“EOF:”e.getMessage());

}catch (IOException e){System.out.println(“IO:”e.getMessage());

}finally {if(s!=null) try{s.close();}catch (IOException e}

}

• classe Socket – suporta o socket cliente. Argumentos: nome DNS do servidor e o porto.• Construtor não só cria o socket como efectua a ligação TCP

Métodos getInputStream / getOutputStream – permitem aceder aos dois streamsdefinidos pelo socket

WriteUTF / readUTF –para Universal transferformat / para as cadeias de caracteres

Sockets Stream em Java (Cliente)

Artur Arsenio



import java.net*;

import java.io*;

public class TCPServer{


try{

int server Port = 7896;

ServerSocket listenSocket = new ServerSocket(serverPort);

while(true){

Socket connectionSocket = listenSocket.accept();

myConnection c = new myConnection(connectionSocket);

}

}catch (IOException e){System.out.println(“Listen:”

+e.getMessage());}

}

}

Bloqueia até cliente estabelecer ligação.

Cria socket servidor que fica àescuta no porto “serverPort”

Sockets Stream em Java (Servidor)

Cria novo socket servidor com quem é estabelecida ligação com o cliente

e onde os dados são recebidos

Artur Arsenio



Sockets Stream em Java

� Socket – classe que suporta o socket cliente e que tem como argumentos a identificação remota do servidor: o nome DNS do servidor e o porto– O construtor não só cria o socket como efectua a ligação

� Métodos– getInputStream; getOutputStream – permite aceder aos dois streams definidos pelo socket

� ServerSocket – classe para o servidor

� Métodos– Accept

� Recebe um socket cliente sempre que é invocado o connect

� WriteUTF e readUTF – Universal Transfer Format– para as cadeias de caracteres

Artur Arsenio



Sockets sem Ligação

socket

bind

recvfrom

sendto

socket

bind

sendto

recvfrom

ClienteServidor

Artur Arsenio



Sockets UDP em Java (Cliente)

import java.net*;

import java.io*;

public class UDPClient{


// args give message contents and server hostname

DatagramSocket aSocket = null;

try {

aSocket = new DatagramSocket();

byte [] m = args [0].getBytes();

InetAddress aHost = InetAddress.getByName(args[1]);

Int serverPort = 6789;

DatagramPacket request =

new DatagramPacket(m, args[0].length(), aHost, serverPort);

aSocket.send(request);

byte[]buffer = new byte[1000];

DatagramPacket reply = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

aSocket.receive(reply);

System.out.println(“Reply:” + new String(reply.getData()));

} catch (SocketException e){System.out.println(“Socket:” + e.getMessage());

} catch (IOException e){System.out.println(“IO:” + e.getMessage());

} finally { if(aSocket ! = null) aSocket.close();}

}

}

Conversão do nome DNS para endereço IP

Constrói um socket datagram(associado a qualquer porto disponível)

Cada mensagem enviada tem que levar junto identificador do processo destino: IP e porto

Artur Arsenio



Sockets UDP em Java (Servidor)import java.net*;

import java.io*;

public class UDPServer{


DatagramSocket aSocket = null;

try{

aSocket = new DatagramSocket(6789);

byte[] buffer = new byte [1000];

while(true){

DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.legth);

aSocket.receive(request);

DatagramPacket reply = new DatagramPacket(request.getData(),

request.getLength(); request.getAddress(), request.getPort());

aSocket.send(reply);

}

} catch (SocketException e){System.outprintln(“Socket:”+ e.getMessage());

} catch (IOException e){System.out.println(“IO:” + e.getMessage());

} finally {if(aSocket ! = null) aSocket.close();}

}

}

Constrói um socket datagram (associado ao porto 6789)

Recebe mensagem

Extrai da mensagem o IP e porto do processo

origem para responder

Artur Arsenio



Sockets Datagram em Java

� DatagramSocket – classe que suporta os socketsdatagram e que tem como argumento um porto

� Métodos

– send; receive

– setSoTimeout – temporizador que limita o tempo de espera do receive

– connect – define um porto remoto

� Conversão do nome DNS para um endereço Internet com o método InetAddress.getByName

Artur Arsenio



Serviço TCP:

� com ligação: inicialização requerida entre cliente e servidor

� transporte fiável entre processos remetente e receptor

� controlo do fluxo: remetente não vai “inundar” receptor

� controlo de congestão: bloqueio do remetente quando a rede estácarregada

� não oferece: garantias temporais ou de banda mínima

Serviço UDP:

� transferência de dados não fiável entre processos remetente e receptor

� não oferece: estabelecimento da ligação, fiabilidade, controlo do fluxo, controlo do congestão, garantias temporais ou de banda mínima

� Protocolo leve

Serviços fornecidos pelos protocolos de transporte Internet (recapitular)

Artur Arsenio



De que serviços de transporte necessita uma aplicação?

Requisitos sobre os serviços de transporte

Perdas de dados� algumas aplicações (e.g. áudio)

toleram perdas de informação

� outras (eg transferência de ficheiros, telnet) requerem transferências 100% fiáveis

Temporização� algumas aplicações (e.g.,

telefone sobre a internet -VoIP, jogos interactivos) exigem um pequeno atraso extremo a extremo aproximadamente constante durante a sua execução

Largura de banda

� algumas aplicações (eg

aplicações multimedia)

requerem um ritmo mínimo de

transferência de informação

para funcionarem

adequadamente

� outras aplicações conseguem

usar qualquer largura de banda

disponível em cada instante

– Eg. Aplicações “elásticas” como

transferência de ficheiros

Artur Arsenio



Aplicação

transferência ficheiros

Correio electrónico

documentos Web

áudio/vídeo de

tempo real

videoconferência

áudio/vídeo gravado

jogos interativos

Mensagem

Instantânea

aplicações financeiras

Perdas

intolerante

intolerante

intolerante

tolerante

tolerante

tolerante

intolerante –

sem perdas

intolerante

Largura de

Banda

elástica

elástica

elástica

áudio: 5Kb-1Mb

vídeo:10Kb-5Mb

como anterior

> alguns Kbps

elástica

elástica

Sensibilidade

temporal a atrasos

não

não

não

sim, 100’s mseg

sim, alguns segs

sim, 100’s mseg

sim e não

---

A Internet de hoje ainda não dá garantias de Banda e Sensibilidade Temporal

Requisitos sobre o Serviço de Transporte de Aplicações Comuns

Artur Arsenio



Aplicação Internet

correio electrónico

acesso em terminal remoto

Web

transferência de ficheiros

streaming multimedia

servidor de ficheiros remoto

Telefone sobre Internet

Protocolo da

camada de aplicação

SMTP [RFC 2821]

telnet [RFC 854], ssh

HTTP [RFC 2616]

FTP [RFC 959]

HTTP(ex. YouTube), RTP

NFS

Proprietários (Skype)

Protocolo de

transporte usado

TCP

TCP

TCP

TCP

TCP ou UDP

TCP ou UDP

tipicamente UDP

Aplicações Internet: protocolos de aplicação e de transporte

Artur Arsenio



Camada Aplicação - Revisão


� A Web e o HTTP (Hypertext TransferProtocol)


� Correio Electrónico– SMTP: Simple Mail Transfer Protocol,

POP3, IMAP




� A Web e o HTTP (Hypertext TransferProtocol)



POP3, IMAP



� Aplicações

Distribuidas

� Processos

� Programação de

aplicações de Rede

(API dos Sockets)

� Requisitos sobre os

serviços de

transporte

� Aplicações

Distribuidas

� Processos

� Programação de

aplicações de Rede

(API dos Sockets)

� Requisitos sobre os

serviços de

transporte

Artur Arsenio



Web (ou www – World Wide Web)

� Página Web (Web page) é constituida por objectos

– Objecto pode ser um ficheiro HTML (que referencia outros objectos), imagem JPEG, vídeo-clip, ficheiro de áudio,…

– Cada objecto é endereçado por um URL

– Se pagina Web tiver texto HTML mais n objectos referenciados (egimagens), então o número total de objectos é n+1

� Um URL (Uniform Resource Locator) tem duas componentes: “host name” e “path name”

www.ist.utl.pt/secretaria/pautas.html

nome da máquina host / servidor nome do caminho

Artur Arsenio



Modelo Cliente/Servidor

� “browser” é o agente de utilizador Web, ou cliente HTTP– MS Internet Explorer, Netscape

Navigator, Mozilla Firefox, Google Chrome

– pede, recebe, mostra objectos Web

PC executaExplorer

Mac executaNavigator

pedido http

pedido

http

Servidor Web

(ex. IST)resposta http

respos

ta htt

p

HyperText Transfer Protocol – protocolo de transferência de hipertexto

Protocolo da camada de aplicação da WebHTTP 1.0: RFC 1945, HTTP 1.1: RFC 2616Protocolo da camada de aplicação da WebHTTP 1.0: RFC 1945, HTTP 1.1: RFC 2616

� O servidor Web chama-se “Web Server”– eg. Apache, MS Internet Information Server

– Implementa lado servidor do HTTP

– envia objectos www em resposta a pedidos

Protocolo HTTP

Artur Arsenio



Protocolo HTTP (cont.)

Usa serviço de transporte TCP1. cliente inicia ligação TCP (cria

um socket) com o servidor no porto 80

2. servidor aceita ligação TCP do cliente

3. mensagens HTTP (mensagens do protocolo da camada de aplicação) trocadas entre browser (cliente HTTP) e o WebServer (servidor HTTP)

4. Encerramento da ligação TCP

Usa serviço de transporte TCP1. cliente inicia ligação TCP (cria

um socket) com o servidor no porto 80

2. servidor aceita ligação TCP do cliente

3. mensagens HTTP (mensagens do protocolo da camada de aplicação) trocadas entre browser (cliente HTTP) e o WebServer (servidor HTTP)

4. Encerramento da ligação TCP

HTTP “não mantem estado”� servidor não mantém

informação sobre pedidos anteriores do cliente

Protocolos que mantêm “estado” são complexos!

� história passada (estado) tem que ser guardada

� Caso o servidor ou o cliente vá abaixo, as visões do “estado” destes podem ficar inconsistentes, e devem portanto ser sincronizadas

Nota

Artur Arsenio



Ligações HTTP

HTTP não persistente

� O servidor interpreta o pedido, responde e fecha a ligação TCP – No máximo um objecto é enviado

numa ligação TCP

– Mas, na maioria dos casos, usam-se várias ligações TCP em paralelo

� Ineficiente– Cada transferência é sujeita ao

período “slow start” do TCP

– Com paralelismo consegue-se aumentar eficiência

� HTTP/1.0 usa HTTP não persistente

HTTP persistente

� Múltiplos objectos podem ser enviados sobre 1 única ligação TCP entre cliente e servidor– na mesma ligação TCP o

servidor responde a vários pedidos

– o cliente envia pedidos para todos os objectos referenciados na mesma página de base

� HTTP/1.1 usa ligações persistentes no seu modo default

Artur Arsenio



Exemplo: Utilizador introduz o URL: www.ist.utl.pt/dei/index.html

1a. Cliente http inicia ligação TCP ao servidor http

(processo) www.ist.utl.pt

na Porta 80, padrão para

servidor http.

1b. servidor http no hostwww.ist.utl.pt espera por ligação TCP na porta 80. “aceita” ligação, avisando o cliente

3. servidor http recebe mensagem de pedido, elabora a mensagem de resposta contendo o objecto solicitado www.ist.utl.pt/dei/index.html, e envia mensagem via socket

tempo

2. cliente http envia mensagem de pedidode http (incluindo o URL) através do socket da ligação TCP

HTTP com ligação não persistente

Artur Arsenio



Exemplo de HTTP não persistente (cont.)

6. passos 1 a 5 repetidos para cada um dos n objectos jpeg

4. servidor http encerra ligação TCP

tempo

5. cliente http recebe mensagem de resposta a qual contem o ficheiro html, mostra html. No ficheiro html, encontra referências para n objectos jpeg

Artur Arsenio



RTT (Round Trip Time)

� intervalo de tempo entre a ida e a volta de um pacote (tamanho pequeno) entre um cliente e um servidor

Tempo de resposta:

� um RTT para iniciar a ligação TCP

� um RTT para o pedido HTTP e o retorno dos primeiros bytes da resposta HTTP

� O RTT inclui os atrasos

RTT (Round Trip Time)

� intervalo de tempo entre a ida e a volta de um pacote (tamanho pequeno) entre um cliente e um servidor

Tempo de resposta:

� um RTT para iniciar a ligação TCP

� um RTT para o pedido HTTP e o retorno dos primeiros bytes da resposta HTTP

� O RTT inclui os atrasos

tempo para

transmitir

o ficheiro

Iniciar a ligação

TCP

RTT

pedir

ficheiro

RTT

ficheiro

recebidotempo tempo

Tempo total = 2RTT + tempo de transmissão

Modelo do tempo de resposta

propqueueproc ,, ddd

�Tempo total = 2RTT + tempo de transmissão do ficheiro

Artur Arsenio



HTTP não persistente – Problemas

� requer 2 RTTs para cada objecto

� SO aloca recursos do host para cada

ligação TCP

� o browser abre com frequência

ligações TCP paralelas para recuperar

os objectos referenciados

� requer 2 RTTs para cada objecto

� SO aloca recursos do host para cada

ligação TCP

� o browser abre com frequência

ligações TCP paralelas para recuperar

os objectos referenciados

Artur Arsenio



HTTP persistente

� o servidor deixa a

ligação aberta após

enviar a resposta

� As mensagens

HTTP seguintes

entre o mesmo

cliente/servidor são

enviadas nesta

ligação

Persistente sem pipelining (paralelismo):

� o cliente envia um novo pedido apenas quando a resposta anterior tiver sido recebida

� um RTT para cada objecto referenciado

Persistente com pipelining

� default no HTTP/1.1

� o cliente envia os pedidos logo que encontra um objecto referenciado

� pode ser necessário apenas um RTT para todos os objectos referenciados

HTTP com ligação persistente

Artur Arsenio



Formato de mensagem HTTP: pedido

Dois tipos de mensagem HTTP: pedido (request), resposta (response)

GET /somedir/page.html HTTP/1.1

Host: www.someschool.edu

Connection: close

User-agent: Mozilla/4.0

Accept-language:fr

(caracteres adicionais de carriage return - CR, line feed - LF)

linha do pedido (comandos GET, POST, HEAD, PUT, DELETE)

linhas do

cabeçalho

linha em branco

(carriage return, line

feed) indica o fim

do cabeçalho

ASC II - American Standard Code for Information Interchange II

256 caracteres codificados em 8 bits (formato legível por pessoas)ASC II - American Standard Code for Information Interchange II

256 caracteres codificados em 8 bits (formato legível por pessoas)

Artur Arsenio



Mensagem de pedido HTTP

Linhas do

Cabeçalho

(header lines)

Linha de

pedido

(request line)

Linha em

branco

Corpo da

mensagem

(entity body)

formato geral

Artur Arsenio



Formato de mensagem HTTP: pedido

GET /somedir/page.html HTTP/1.1

Host: www.someschool.edu

Connection: close

User-agent: Mozilla/4.0

Accept-language:fr

Sistema terminal em que os

objectos residem

Tipo de browser

Não utilizar ligações persistentes

O cliente prefere obter a versão

francesa do objecto

Método URL Versão HTTP

Artur Arsenio



Tipos de métodos

HTTP/1.0

� GET– Utilizador pede um objecto ou envia

formulário no campo URL da linha de pedido

� POST– Utilizador introduz dados na página

web preenchendo formulário

– Dados enviados no corpo da mensagem

� HEAD– Pede ao servidor para não incluir o

objecto na resposta

HTTP/1.0

� GET– Utilizador pede um objecto ou envia

formulário no campo URL da linha de pedido

� POST– Utilizador introduz dados na página

web preenchendo formulário

– Dados enviados no corpo da mensagem

� HEAD– Pede ao servidor para não incluir o

objecto na resposta

HTTP/1.1

� GET, POST, HEAD

� PUT– Envio (Upload) de

ficheiro no corpo da mensagem para o caminho especificado no campo URL

� DELETE– Apaga do servidor

Web ficheiro especificado no campo URL

HTTP/1.1

� GET, POST, HEAD

� PUT– Envio (Upload) de

ficheiro no corpo da mensagem para o caminho especificado no campo URL

� DELETE– Apaga do servidor

Web ficheiro especificado no campo URL

Artur Arsenio



HTTP/1.0 200 OK

Connection: close

Date: Thu, 06 Aug 2009 12:00:15 GMT

Server: Apache/1.3.0 (Unix)

Last-Modified: Mon, 22 Jun 2009...

Content-Length: 6821

Content-Type: text/html

dados dados dados dados ...

linha de estado (protocolo, código de estado, frase descritiva do estado)

linhas de cabeçalho

dados, eg ficheiro html (ou imagem, etc) pedido

Mensagem HTTP de resposta

formato

data em que objecto foi

criado ou modificado

número de bytes do

objecto

tipo de objecto

servidor que gerou a

resposta

data em que resposta

foi criada no servidor

Artur Arsenio



Códigos de estado da resposta HTTP

200 OK

– sucesso, objecto pedido segue mais adiante nesta mensagem

301 Moved Permanently

– objecto pedido mudou de lugar, nova localização especificada mais adiante nesta mensagem (cabeçalho Location:)

400 Bad Request

– mensagem de pedido não entendida pelo servidor

404 Not Found

– objecto pedido não foi encontrado 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

Artur Arsenio



Analisador de Pacotes de Rede Wireshark –Captura HTTP

Artur Arsenio



Interacção utilizador/servidor: Autenticação

Autenticação: controlo de acesso aosdocumentos no servidor

� Credenciais de Autorização: tipicamentenome (username) e senha (password) na linha do cabeçalho do pedido

� Sem estado (stateless): o clienteapresenta autorização em cada pedido

– Linha de cabeçalho Authorization em cada pedido

– Sem cabeçalho Authorization, o servidor recusa o acesso, e responde com o cabeçalho www authenticate

� o “browser” memoriza a autorização, repetindo-a a cada pedido

Autenticação: controlo de acesso aosdocumentos no servidor

� Credenciais de Autorização: tipicamentenome (username) e senha (password) na linha do cabeçalho do pedido

� Sem estado (stateless): o clienteapresenta autorização em cada pedido

– Linha de cabeçalho Authorization em cada pedido

– Sem cabeçalho Authorization, o servidor recusa o acesso, e responde com o cabeçalho www authenticate

� o “browser” memoriza a autorização, repetindo-a a cada pedido

cliente servidor

msg pedido http

401 authorization reqwww authenticate

msg pedido httpauthorization

resposta normal http

msg pedido httpauthorization

resposta normal httptempo

Artur Arsenio



Cookies: manutenção do “estado” da ligação

Exemplo:� Ana surfa na Internet

sempre do mesmo PC

� Ela visita um site específico de comércio electrónico pela primeira vez

� Quando os pedidos iniciais HTTP chegam ao site Web, este cria um identificador (ID) único e cria também uma entrada para o ID na sua Base de Dados

Exemplo:� Ana surfa na Internet

sempre do mesmo PC

� Ela visita um site específico de comércio electrónico pela primeira vez

� Quando os pedidos iniciais HTTP chegam ao site Web, este cria um identificador (ID) único e cria também uma entrada para o ID na sua Base de Dados

Permitem que sites identifiquem e monitorizem os seus utilizadores

Vários sites Web usam cookies

Quatro componentes:

1. linha de cabeçalho do cookie na mensagem de resposta HTTP – Set-cookie: 1678

2. linha de cabeçalho do cookie na mensagem de pedido HTTP– Cookie: 1678

3. ficheiro de cookies mantido na máquina do utilizador e gerido pelo browser deste– armazenado no disco rígido com

dados do utilizador

4. Base de Dados (BD) de apoio no site Web

Artur Arsenio



Cookies: manutenção do “estado” (cont.)

cliente servidor

msg pedido http

resposta http +Set-cookie: 1678

msg pedido httpcookie: 1678

resposta http

msg pedido httpcookie: 1678

resposta http

servidor valida o

“cookie”

Acção específica

do cookie

acção

específica

do cookie

servidor

cria o ID 1678 e

envia ao

utilizador

entrada na BD

de apoio

acesso

aces

so

ficheiro de Cookiesamazon: 1678

ebay: 8734

ficheiro de Cookies

Host - ID

ebay: 8734

ficheiro de Cookies

amazon: 1678

ebay: 8734

uma semana depois:

cliente apresenta “cookie” em

futuras mensagens “request”

Artur Arsenio



Cookies (continuação)

O que os cookies podem fazer:

� Autorização após armazenar o registo da pessoa

� Registo da lista de compras no E-commerce

� Sugestões – recomendar produtos

� estado da sessão do utilizador (Web email) –identificação do utilizador

� Cookies armazenam coisas que utilizador acedeu, e também info este nunca viu

Cookies e privacidade:

� cookies permitem que os sites aprendam muito sobre o utilizador

� mecanismos de busca usam redirecionamento e cookies para aprender ainda mais sobre utilizador

� agências de publicidade obtêm perfil de utilizadores a partir dos sites visitados e oferecem a estes produtos de forma agressiva (eg DoubleClick)

Nota

Artur Arsenio



Cache Web (servidor proxy)

� O utilizador configura o “browser” para aceder a web via “web cache”

� Todos os pedidos http são enviados à “web cache”– se o objecto existe na “web

cache” o pedido éimediatamente satisfeito

– caso contrário a “web cache”cria ligação TCP com o servidor origem, consulta este, e memoriza o objecto retornado na resposta (para futura utilização)

� e responde ao pedido do cliente na ligação TCP que tinha com este

Objectivo: satisfazer o pedido de um cliente sem envolver o servidor origem

clienteServidorproxy

cliente

pedido http

pedido

http

resposta http

respos

ta htt

p

pedido

http

respos

ta htt

p

Servidor de origem

Servidor de origem

pedido httpresposta http

Artur Arsenio



Caches Web

� Cache actua tanto como cliente

quanto como servidor

� Guarda as suas próprias cópias

dos objectos no seu próprio

sistema de armazenamento

� Tipicamente a cache é instalada

por um ISP (universidade,

empresa, ISP residencial)

� Redução do tempo de resposta

para os pedidos do cliente

� Redução do tráfego no canal de

acesso de uma instituição

� A Internet cheia de caches

permitem que provedores de

conteúdo “pobres” efectivamente

forneçam conteúdo!!!!!

� Redução do tempo de resposta

para os pedidos do cliente

� Redução do tráfego no canal de

acesso de uma instituição

� A Internet cheia de caches

permitem que provedores de

conteúdo “pobres” efectivamente

forneçam conteúdo!!!!!

Quais as vantagens da Web Cache?

Artur Arsenio



Exemplo de cache Servidores de origem

Internetpública

Rede dainstituição LAN 10 Mbps

ligação de acesso 1,5 Mbps

Hipóteses

� Tamanho médio dos objectos = 100k bits

� Taxa média de solicitações dos browsers de uma instituição para os servidores originais = a = 15/seg

� Atraso do roteador institucional para qualquer servidor origem e de volta ao roteador = 2seg

Consequências

� Utilização da LAN = aL/R = 15/seg x 100Kb / 10Mbps=15%

� Utilização do canal de acesso = 15 / seg x 100Kb x / 1,5Mbps = 100%

� Atraso total = atraso da Internet + atraso de acesso + atraso na LAN =

2 seg + minutos (100%) + milisegundos (15%)

Artur Arsenio



Exemplo de cache- Solução de Upgrade

Solução Potencial

� Aumento da largura de banda do canal de acesso para, por exemplo, 10 Mbps

Consequências

� Utilização da LAN = 15%

� Utilização do canal de acesso = 15%


2 seg + msegs + msegs

� Frequentemente esta é uma ampliação cara– Requer upgrade da ligação da instituição

à internet

Servidores de origem

Internetpública


ligação de acesso 10 Mbps

Artur Arsenio



Exemplo de cache- Uso de uma Web Cache

Instalação de uma cache

� Assumir que a taxa de reutilização seja de 0,4 (tipicamente entre 0,2 e 0,7)

Consequências

� 40% dos pedidos serão atendidos quase imediatamente

� 60% dos pedidos serão servidos pelos servidores de origem

� Utilização do canal de acesso é reduzido para 60%, resultando em atrasos desprezíveis– e.g. 0,01 segs


0,6 x 2 seg + 0,6 x 0,01 segs + 0,4 x 0,01seg

< 1,3 segs

Servidores de origem

Internetpública


ligação de acesso 1,5 Mbps

cache institucional

Artur Arsenio



Interacção utilizador/servidor: GET condicional

� Objectivo: evitar a transmissão de um objecto que existe memorizado no cliente (na cache)

� Cliente: especifica a data da cópia que possui na mensagem request

If-modified-since:

� Servidor: a resposta não inclui o objecto se o cliente o tem actualizado

HTTP/1.0 304 Not Modified

� Objectivo: evitar a transmissão de um objecto que existe memorizado no cliente (na cache)

� Cliente: especifica a data da cópia que possui na mensagem request

If-modified-since:

� Servidor: a resposta não inclui o objecto se o cliente o tem actualizado

HTTP/1.0 304 Not Modified

cliente servidor

msg de pedido httpIf-modified-since:

resposta httpHTTP/1.0

304 Not Modified

Objecto não modificado

msg de pedido httpIf-modified-

since:

resposta httpHTTP/1.1 200 OK

Objecto modificado

Artur Arsenio



A Web e o HTTP - Revisão





POP3, IMAP







POP3, IMAP



� A Web e o Protocolo

HTTP

� Modelo do tempo de

resposta

� HTTP persistente e

não persistente

� Formato de

mensagens HTTP

– Pedido

– Resposta

� Cookies

� Web Caches

� GET Condicional

� A Web e o Protocolo

HTTP

� Modelo do tempo de

resposta

� HTTP persistente e

não persistente

� Formato de

mensagens HTTP

– Pedido

– Resposta

� Cookies

� Web Caches

� GET Condicional

Artur Arsenio



Transferência de ficheiros - FTP

� Transferência de ficheiros de/para um computador remoto

� Modelo cliente/servidor

– cliente: inicia a transferência

– servidor: computador remoto (Servidor ftp: porto 21)

� Transferência de ficheiros de/para um computador remoto

� Modelo cliente/servidor

– cliente: inicia a transferência

– servidor: computador remoto (Servidor ftp: porto 21)

transferênciado ficheiro Servidor

FTP

Interface FTP do

utilizador

cliente FTP

sistema de ficheiros local

sistema de ficheiros remoto

Utilizador na máquina

[RFC 959]

Artur Arsenio



Separação das ligações de dados e de controlo

� O cliente FTP contacta o servidorFTP especificando o protocolo de transporte TCP e o porto 21

� São criadas ligações TCP em paralelo “out of band control”: – controlo: troca de comandos e respostas entre o cliente e

o servidor. � Persistente – sempre aberta durante a sessão do utilizador.

� Envio de informação de autorização

� Consulta da directoria remota

� Envio de comandos put e get

– dados: transferência de dados (ficheiros) entre o cliente e o servidor. Uma ligação TCP por cada ficheiro a enviaro após a transmissão de um ficheiro o servidor fecha a ligação

� O servidor FTP mantém o estado em cada sessão – identificação do utilizador, directoria actual

– limite do nº de sessões paralelas

cliente

FTPservidor

FTP

Ligação de controloTCP, porto 21

Ligação de dados TCP, porto 20

Artur Arsenio



FTP: Comandos e Respostas

Comandos� enviados em texto ASCII (7-

bit) pelo canal de controlo

� USER nome

� PASS senha

� LIST (envia a lista de ficheirosda directoria actual)

� RETR filename – cliente lê(get) ficheiro do servidor

� STOR filename - o clienteescreve (put) o ficheiro no servidor, o qual o armazena

Respostas

� Inclui um código e frase de

status (como no http)

� 331 Username OK,

password required

� 125 data connection already

open; transfer starting

� 425 Can’t open data

connection

� 452 Error writing file

CR e LF terminam cada comando

Artur Arsenio



Wireshark – Captura FTP

Artur Arsenio



Transferência de Ficheiros - Revisão





POP3, IMAP







POP3, IMAP



� Separação das

ligações no FTP

– Controlo

– Dados

� FTP: Comandos e

Respostas

� Separação das

ligações no FTP

– Controlo

– Dados

� FTP: Comandos e

Respostas

Artur Arsenio



Três componentes principais� agentes de utilizador

� servidores de correio

� protocolo de transferência de mensagens SMTP - Simple Mail Transfer Protocol

caixa de correio (mailbox)do utilizador

fila demensagens de saída

Correio Electrónico

Servidor de mensagens

SMTP

SMTP

SMTP

agente de utilizador

Servidor demensagens



agente de utilizador agente de

utilizador



Agente de Utilizador� Interface para compor, modificar e

ler mensagens de correio electrónico– leitor de mensagens (mail reader)

– e.g. Eudora, Outlook, elm, Netscape Messenger

� Mensagens que chegam ou a ser enviadas são armazenadas no servidor

Artur Arsenio



Servidor de Correio ElectrónicoComponentes

� Caixa do correio (“Mailbox”) que contém as mensagensdo utilizador ainda não lidas

� Fila de mensagens de saídapara as que ainda nãoforam enviadas

� Implementação do protocoloSMTP (push- envio de mensagem) paracomunicação entreservidores: – cliente: aquele que envia

mensagens

– servidor: aquele que recebe


SMTP

SMTP

SMTP


Servidor demensagens



agente de utilizador agente de

utilizador


Artur Arsenio



SMTP “Simple Mail Transfer Protocol”

[RFC 2821]

Endereço de e-mail: [email protected]

Nome local Nome do Servidor

� Usa o protocolo de transporte TCP para transferência fiável de mensagens

� Modelo cliente/servidor– ao servidor corresponde o porto 25

� Transferência directa entre emissor e receptor

� Três fases na comunicação entre cliente e servidor– apresentação (“handshaking”)

– transferência de mensagens

– fecho da ligação

� Interacção na forma de comando - resposta– comando: texto ASCII

– resposta: código de status e frase explicativa

� As mensagens têm de ser formadas em ASCII de 7-bits

Artur Arsenio



CenárioAlice envia mensagem para Bob

useragent

mailserver

mailserver user

agent

Cliente SMTP Servidor SMTP

SMTP

caixa de correio (mailbox)do utilizador

fila demensagens de saída

2

2) Alice envia a mensagem para o seu servidor de mensagens

- a mensagem é colocada na fila

3

3) O lado cliente do SMTP abre uma ligação TCP com o servidor de mensagens do Bob

1

1) Alice compõe uma mensagem para [email protected]

4

4) Caso consiga a ligação, o cliente SMTP envia a mensagem de Alice através da ligação TCP

6

6) Bob usa o seu Agente de Utilizador para ler a mensagem

5

5) Servidor de mensagens de Bob coloca a mensagem na caixa de e-mail de Bob

Artur Arsenio



Exemplo de interacção SMTP

S: 220 doces.pt

C: HELO consumidor.pt

S: 250 Hello consumidor.pt, pleased to meet you

C: MAIL FROM:

S: 250 [email protected]... Sender ok

C: RCPT TO:

S: 250 [email protected] ... Recipient ok

C: DATA

S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself

C: Gostas de chocolate?

C: Durante a abertura da nossa loja, são gratuitos!

C: .

S: 250 Message accepted for delivery

C: QUIT

S: 221 doces.pt closing connection

Linhas enviadas por cliente e servidor para o seu socket TCP, após ligação estabelecida

• Cliente C (envia msg correio) – 5 comandos: HELO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA, QUIT

• Serviror S (recebe msg correio) – respostas: código e explicações(opcionais)

Linhas enviadas por cliente e servidor para o seu socket TCP, após ligação estabelecida

• Cliente C (envia msg correio) – 5 comandos: HELO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA, QUIT

• Serviror S (recebe msg correio) – respostas: código e explicações(opcionais)

Várias

mensagens

podem ser

enviadas entre

servidores de

correio numa

única ligação

MAIL FROM

.

MAIL FROM

.

Códigos de

explicação

são opcionais

Cliente envia

endereço de

correio do

destinatário

Cliente envia

endereço de

correio do

remetente

CRLF.CRLF

para servidor

reconhecer o

final da msg

Artur Arsenio



SMTPResumo e Comparação com HTTP

� Usam ambos interacção de comando / resposta em ASCII� Transferem ficheiros usando ligações persistentes

� Múltiplos objectos podem constituir uma única mensagem de correio

� Cada objecto é encapsulado numa mensagem de resposta

� SMTP: push (cliente empurramensagem para servidor)

� pull (cliente puxa objecto do servidor)

� Transfere mensagens de correio entre servidores SMTP� SMTP requer que a mensagem (corpo ecabeçalho) seja em ASCII de 7-bits

– dados binários (e.g. uma imagem jpeg) devem ser codificados em ASCII antes de serem enviados – receptor deve descodificar

� Transfere ficheiros do Servidor Web para o Cliente Web (normalmente Browser)

SMTPHTTP

Artur Arsenio



Formato das Mensagens

O protocolo SMTP não define o formato das mensagens

SMTP: protocolo para trocar mensagens

S: 220 doces.br

C: HELO consumidor.pt

S: 250 Hello consumidor.pt, pleased to meet you

C: MAIL FROM:

S: 250 [email protected]... Sender ok

C: RCPT TO:

S: 250 [email protected] ... Recipient ok

C: DATA S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself

C: Gostas de chocolate?

C: Durante a abertura da nossa loja, são gratuitos!

C: .

S: 250 Message accepted for delivery

C: QUIT

S: 221 doces.pt closing connection

cabeçalho

corpo

linha

em

branco

As mensagens de texto são normalizadas pelo RFC 822

Linhas de cabeçalho

obrigatórias

Linhas de cabeçalho

opcionais

� Cabeçalho, por e.g.

– To:

– From:

– Subject:

– ...

diferentes dos comandos de smtp!

� Corpo da mensagem

– a “mensagem”, em caracteres ASCII

Artur Arsenio



Formato das Mensagens: Extensões Multimédia

From: [email protected]

To: [email protected]

Subject: Imagem de uma bela torta

MIME-Version: 1.0

Content-Transfer-Encoding: base64

Content-Type: image/jpeg

base64 encoded data .....

.........................

......base64 encoded data

� MIME – Multipurpose Internet Mail Extensions (extensões do [RFC 822])– Extensão do e-mail para multimédia [RFC 2045, 2046]

– Não é um protocolo de e-mail, não substitui o SMTP

Dados multimédia

tipo, subtipo, parâmetros

Método usadopara codificar

dados

versão MIME

(1) Linhas adicionais no cabeçalho para declarar o tipo do conteúdo MIME

(1)

Dados codificados

(2) Permite dados que não são ASCII (SMTP usa formato ASCII de 7 bits)

(2)

Exemplo imagem JPEG

Recepor 1º usa Content-

Transfer-Encoding para

descodificar ASCII para

binário, e depois Content-

Type para uma aplicação

de descompressão JPEG

Artur Arsenio



Tipos MIME

Text

� exemplos de subtipos: plain, html

� charset=“iso-8859-1”, ascii

Image

� exemplos de subtipos: jpeg, gif

Video

� exemplos de subtipos: mpeg, quicktime

Audio� exemplos de subtipos: 32k

adpcm (codificação 32 kbps), basic (8-bit mu-law)

Application

� dados que têm de ser processados por uma aplicação

� exemplos de subtipos: msword, octet-stream

Content-Type: tipo/subtipo; parâmetros

Artur Arsenio





Subject: Imagem de saboroso doce.

MIME-Version: 1.0

Content-Type: multipart/mixed; boundary=StartOfNextPart

--StartOfNextPart

Bruno, junto envio imagem de um doce.

--StartOfNextPart



dados codificados em base64 .....

.................................

......dados codificados em base64

--StartOfNextPart

Queres a receita?

Formato das mensagens:

Tipo “Multipart”

Received: from doces.pt by hamburger.edu; 12 Oct 98 15:27:39 GMT




MIME-Version: 1.0


--StartOfNextPart


--StartOfNextPart




.................................


--StartOfNextPart

Queres a receita?

Tipo “Multipart” – Recepção

Received: from hamburger.edu by sushi.jp; 12 Oct 98 15:30:01 GMT

Received: from doces.pt by hamburger.edu; 12 Oct 98 15:27:39 GMT




MIME-Version: 1.0


--StartOfNextPart


--StartOfNextPart




.................................


--StartOfNextPart

Queres a receita?

Tipo “Multipart” – Encaminhamento

Linha de cabeçalho adicionada

pelo servidor que recebe a

mensagem

Nome do servidor SMTP que

recebe a mensagem

Nome do servidor SMTP que

envia a mensagem

Hora a que o servidor SMTP

recebeu a mensagem

O agente receptor recebe um

trace por onde a mensagem

passou e quando

Artur Arsenio



Protocolos de acesso ao e-mail

� SMTP: usado para enviar/armazenar mensagens para os servidores – SMTP não pode ser usado por agente utilizador receptor (e.g. Bob) para obter e-mail

– pois tal requer uma operação “pull” (puxar), e SMTP é um protocolo “push” (empurrar)

� Protocolos de acesso: usados para receber/ler mensagens presentes nos servidores– Transfere mensagens de correio do servidor SMTP receptor para agente utilizador receptor

servidor de e-mail do remetente

SMTP SMTP

POP3 ou IMAP ou HTTP

useragent

useragent

Protocolos de acesso:servidor de e-mail

do receptor

BobAlice

� E se servidor de e-mail do remetente estivesse contido no agente de utilizador (e.g. Alice)?– Quando agente de utilizador não estivesse ligado à rede, mensagens de correio perdiam-se!

� Porque não usar apenas um servidor SMTP? Assim, agente de utilizador (e.g. Alice) enviava directamente mensagens de correio ao servidor de e-mail do receptor...– Não seria possível o servidor de e-mail do remetente continuar a tentar enviar mensagem se o servidor de

e-mail do receptor estivesse em baixo

Artur Arsenio



Post Office Protocol v.3 (POP3)

(1) Fase de autorização� comandos do cliente

– user: username

– pass: password

� respostas do servidor – +OK

– -ERR (problema com comando anterior)

(2) Fase de transferência, cliente:� list: lista os números e tamanho das msgs

� retr: transfere msg pelo número

� dele: apaga msg

� quit: termina a sessão POP3

(3) Fase de Actualização (update)servidor de correio apaga mensagens marcadas para remoção

C: list

S: 1 498

S: 2 912

S: .

C: retr 1

S:

S: .

C: dele 1

C: retr 2

S:

S: .

C: dele 2

C: quit

S: +OK POP3 server signing off

S: +OK POP3 server ready

C: user ana

S: +OK

C: pass faminta

S: +OK user successfully logged on

Descarrega e-mails para a máquina actualApós cliente abrir ligação TCP no servidor de e-mail usando o porto 110

Artur Arsenio



POP3 (cont.)

Agente de utilizador pode ser configurado pelo utilizador

� O exemplo anterior usa o modo “download e delete”.

– Bob não pode reler as mensagens se mudar de cliente

� “Download-e-mantenha”: copia as mensagens em clientes diferentes

� POP3 não mantém estado entre ligações

– Só mantém estado na mesma sessão do utilizador, não entre sessões diferentes do utilizador

– Simplifica bastante a implementação do servidor POP3

� Protocolo muito simples

– Porém de funcionalidade limitada

[RFC 1939]

Artur Arsenio



IMAP e HTTPProtocolos de Acesso

IMAP [RFC 2060]

� Mantém todas as mensagens num único lugar: o servidor– mais comandos (mais complexo)

� Permite ao utilizador organizar as mensagens em pastas no servidor remoto– Criar pastas, reorganizar mais tarde

mensagens nas pastas

� O IMAP mantém o estado do utilizador entre sessões:– nomes das pastas e mapeamentos entre as

IDs das mensagens e o nome da pasta

� Permite obter apenas componentes de mensagens– Linhas de cabeçalho

– Uma parte de uma mensagem multipart

– E.g. Obter mensagem de texto sem descarregar imagem numa ligação de baixa largura de banda

�e.g., Hotmail , Yahoo! Mail, Webmail, etc.

servidor de e-mail do remetente

HTTP SMTP HTTPuseragent

useragent

Protocolo deacesso:

servidor de e-maildo receptor

BobAlice

Servidor

HTTP

ScriptsServidor

IMAP

Protocolo

IMAP

HTTP

� Cliente Web (e.g. Browser) é o agente de utilizador que comunica com a sua caixa de correio em HTTP

� Permite a manipulação de mensagens no servidor remoto (como o IMAP)– Numa implemantação alternativa o

servidor HTTP usa um servidor IMAP para fornecer a funcionalidade de pastas

Artur Arsenio



Correio Electrónico - Revisão





POP3, IMAP







POP3, IMAP



� Componentes do

Correio

Electrónico

� SMTP

� Formato das

Mensagens

– Extensões

Multimédia

� Protocolos de

acesso ao e-mail– POP3, IMAP, HTTP

� Componentes do

Correio

Electrónico

� SMTP

� Formato das

Mensagens

– Extensões

Multimédia

� Protocolos de

acesso ao e-mail– POP3, IMAP, HTTP

Artur Arsenio



DNS: Domain Name System

Como fazer o mapeamento entre os endereços IP e nome da máquina?

Pessoas: muitos identificadores:– BI, nome, nº passaporte

Sistemas terminais da Internet, routers– Endereço IP (32 bit)

� Usado simultaneamente paraendereço de datagramas e comoidentificador

– “Nome”, e.g., ww.yahoo.com –usado pelos seres humanos

� DNS: Protocolo que usa o serviço de transporte não fiável UDP, no porto 53 – complexo, usado por outros protocolos da camada aplicação: HTTP, SMTP e FTP

� Os servidores de nomes funcionam, em geral, como cliente e servidor– estão normalmente em máquinas UNIX a correr o software Berkeley Internet

Name Domain (BIND)

DNS: Domain Name System� Base de Dados Distribuida

implementada como uma Hierarquia de muitos Servidores de nomes

� Protocolo da Camada Aplicação quepermite máquinas interrogarem a Base de Dados para resolverem nomes– Função core da Internet, implementada

num protocolo da camada aplicação

– Complexidade na fronteira da rede

DNS: Domain Name System� Base de Dados Distribuida

implementada como uma Hierarquia de muitos Servidores de nomes

� Protocolo da Camada Aplicação quepermite máquinas interrogarem a Base de Dados para resolverem nomes– Função core da Internet, implementada

num protocolo da camada aplicação

– Complexidade na fronteira da rede

Artur Arsenio



Serviços e Escalabilidade

Porque não centralizar o DNS?

� ponto único de falha

� volume de tráfego

� base de dados centralizada distante

� manutenção

Não é escalável!

� nenhum sevidor tem todos os mapeamentos de nome para endereço IP

Serviços DNS

� (principal) Translação do nome damáquina para endereço IP

� Host aliasing (ou nome alternativo)– Nome Real vs Alias

– DNS pode também ser invocado com o nome alias para pedir o nome real

� Aliasing de Servidor de Correio

� Distribuição de Carga– Replicação de Servidores Web – conjunto

de endereços IP para um nome real

– Servidor responde com todos os endereços IP que mapeiam ao nome mas roda a ordem a cada pedido

Artur Arsenio



DNS: Exemplo de Distribuição de Carga

Artur Arsenio



Tipos de Servidores de Nomes

� Servidores de Nomes Locais– Cada máquina, para conhecer um mapeamento nome/endereço começa por

interrogar o seu servidor local

– Em geral, cada ISP tem um servidor de nomes local� Também chmado “default name server”

– Sistemas terminais interrogam primeiro o Servidor de Nomes Local, sendo um pedido “DNS query” enviado ao servidor DNS local

� Actua como uma proxy, reencaminha query na hierarquia

� Servidores de Nomes Raiz “Root Name Servers”– Interrogado por servidor de nomes local se este não consegue resolver um pedido

� Servidores de Nomes de Dominio de Nível Topo “TLD –Top Level Domain”– Responsável por com, org, net, edu, etc, e todos dominios nacionais uk, fr, ca, jp

� Servidores de Nomes Oficial “Authoritative Name Servers”– Cada organização com máquinas de acesso público tem um servidor de nomes

oficial onde a tradução nome/endereço está armazenada obrigatoriamente� Para um sistema terminal: guarda o nome, endereço IP

� Pode executar a tradução nome/endereço para este sistema terminal

Artur Arsenio



Root DNS Servers

com DNS servers org DNS servers edu DNS servers

poly.edu

DNS servers

umass.edu

DNS servers

yahoo.com

DNS serversamazon.com

DNS serverspbs.org

DNS servers

Base de Dados Distribuida e de estrutura Hierárquica

b USC-ISI Marina del Rey, CA

l ICANN Los Angeles, CA

e NASA Mt View, CA

f Internet Software C. Palo Alto, CA

(and 17 other locations)

i Autonomica, Stockholm (plus 3 other locations)

k RIPE London (also Amsterdam, Frankfurt)

m WIDE Tokyo

a Verisign, Dulles, VA

c Cogent, Herndon, VA (also Los Angeles)

d U Maryland College Park, MD

g US DoD Vienna, VA

h ARL Aberdeen, MD

j Verisign, ( 11 locations)

13 servidores de nomes raiz no mundo

Artur Arsenio



Browser extrai gaia.cs.umass.edu

1. Máquina contacta o seu servidor de nomes local dns.eurecom.fr� com query gaia.cs.umass.edu

2. Se for necessário, servidor local de nomes dns.eurecom.fr contacta um servidor de nomes raiz

3. Se for necessário o servidor de nomes raiz contacta um servidor de nomes de nível topo dns.edu

4. Se for necessário o servidor de nomes de nível topo contacta o servidor de nomes oficial“authoritative” dns.umass.edu

5. (6, 7 e 8) Servidor de nomes “authoritative” retorna endereço IP de gaia.cs.umass.edu de volta

ProcedimentoRecursivo

requesting hostsurf.eurecom.fr gaia.cs.umass.edu

root name server

local name serverdns.eurecom.fr

1

2

7

authoritative name serverdns.umass.edu

8

3

45

6

A máquina � surf.eurecom.fr

pretende o endereço IP� cs.umass.edu

� Coloca o esforço da resolução de nomes no servidor de nomes contactado

� O servidor de nomes de nível topo pode não conhecer o endereço do servidor oficial, mas de um servidor intermédio 10 ou mais mensagens

TLD DNS server

Utilizador usa browser, URL: gaia.cs.umass.edu/index.html

dns.edu

Artur Arsenio



1. Máquina contacta o seu servidor de nomes local dns.eurecom.fr

2. Se for necessário, servidor local de nomes dns.eurecom.fr interroga um servidor de nomes raiz para descobrir servidor DNS edu

3. Servidor local recebe um IP dns.edudo servidor de nomes raiz

4. Servidor local interroga servidor de nomes de nível topo para descobrir servidor DNS umass.edu

5. Servidor local recebe um IP dns.umass.edu do servidor TLD

6. Servidor local interroga servidor de nomes oficial “authoritative” para descobrir IP de gaia.cs.umass.edu

7. (e 8) Envio do IP para cliente

ProcedimentoIterativo

� Pedidos iterativos – “I don’t know this name, but ask this server”

� Cada servidor de nomes apenas fornece o endereço do próximo servidor a contactar

requesting hostsurf.eurecom.fr gaia.cs.umass.edu

root name server

local name serverdns.eurecom.fr

1

2

3

authoritative name serverdns.umass.edu

8

4

6

TLD DNS server

5

7

dns.edu

Artur Arsenio



DNS: Caches e Actualização dos Registos

� Assim que um servidor de nomes recebe um mapeamento nome/IP, armazena-o em cache

– Redução do número de mensagens na internet

– Maior eficiência no mapeamento

– As entradas da cache têm um temporizador (timeout) pelo quesão removidas após um certo tempo (e.g. dois dias)

– TLD servers são tipicamente colocados em cache nosServidores de Nomes Locais

� Assim, os servidores de nomes raiz não são visitados com frequência

� Assim que um servidor de nomes recebe um mapeamento nome/IP, armazena-o em cache

– Redução do número de mensagens na internet

– Maior eficiência no mapeamento

– As entradas da cache têm um temporizador (timeout) pelo quesão removidas após um certo tempo (e.g. dois dias)

– TLD servers são tipicamente colocados em cache nosServidores de Nomes Locais

� Assim, os servidores de nomes raiz não são visitados com frequência

Artur Arsenio



Registos DNS

Cada resposta DNS contém 1 ou mais Registo de Recursos “Resource Records” (RR)

� Type=NS – nome - dominio (e.g. foo.com)

– valor - endereço IP do servidor de nomes“authoritative” que sabecomo obter o IP de máquinas deste dominio

Formato de um RR (4-tuple): (nome, valor, tipo, ttl)Formato de um RR (4-tuple): (nome, valor, tipo, ttl)

� Type=A

– nome - hostname

– valor - endereço IP

� Type=CNAME

– nome - nome alternativo para uma

dada máquina, e.g.

www.ibm.com é de facto

servereast.backup2.ibm.com

– valor - nome real da máquina

� Type=MX

– valor - nome da máquina servidor

de correio associada com nome

Inserção de registos no DNS

Supõe que crias um novo domínio, foo.com(foo.com, dns1.foo.com, NS) (dns1.foo.com, 212.212.212.1, A)

(foo.com, mail.foo.com, MX)

(mail.foo.com, 212.212.211.23, A)

Inserção de registos no DNS

Supõe que crias um novo domínio, foo.com(foo.com, dns1.foo.com, NS) (dns1.foo.com, 212.212.212.1, A)

(foo.com, mail.foo.com, MX)

(mail.foo.com, 212.212.211.23, A)

RR armazenados em cache no servidor DNS – de acordo com time to live (ttl)

Artur Arsenio



Mensagens do Protocolo DNSAs mensagens pergunta e resposta têm o mesmo formato

msg header� identification: 16 bit # for query,

reply to query uses same #

� flags

– query or reply

– recursion desired

– recursion available

– reply is authoritative

Name, type fields para pergunta

RRs na resposta à pergunta

Registos para authoritative servers

Informação adicional de ajuda que pode ser utilizada

Artur Arsenio



Serviço de nomes da Internet - Revisão





POP3, IMAP







POP3, IMAP



� O protocolo DNS

� Tipos de

Servidores de

Nomes

� Mensagens do

Protocolo DNS

� Registos DNS

� O protocolo DNS

� Tipos de

Servidores de

Nomes

� Mensagens do

Protocolo DNS

� Registos DNS

Artur Arsenio



P2P file sharing – Pesquisa emDirectório Centralizado

Desenho original do “Napster”1. Registo

– Peer liga-se e informa servidor central � Do seu endereço IP

� Conteúdo– e.g. Lista de ficheiros MP3

2. Pedido– Alice pede a canção “Hey Jude”

3. Transferência de dados– Alice pede ficheiro a Bob

Servidor de directóriocentralizado

peers

Alice

Bob1

1

1

12

3Transferência de dados

Registo

Pedido

Problemas

� Ponto único de falha

� Estrangulamento de desempenho

� Infracções de direitos de autor

Problemas

� Ponto único de falha

� Estrangulamento de desempenho

� Infracções de direitos de autor

Transferência de ficheiro é descentralizada, mas a

localização de conteúdos é centralizada

Artur Arsenio



Pesquisa sem Directório“Query flooding”: Gnutella

� Totalmente distribuido– sem servidor central

– sem hierarquia

� Usa nó de arranque para conhecer outros nós

� Vários clientes Gnutella implementam o protocolo, queé de dominio publico

Juntar a um par (mensagem de associação)

� Para o par X se juntar tem que acharoutro par já na rede Gnutella� para tal usa uma lista de pares candidatos

� X tenta estabelecer ligações TCP de forma sequencial com pares na lista atéconseguir ligação com Y

� X envia uma mensagem Ping a Y� Y reencaminha a mensagem Ping

� Todos os pares Z que recebem a msgPing respondem com mensagem Pong� Esta contém o endereço IP de Z, número

e tamanho dos ficheiros partilhados por Z

� X recebe muitas mensagens Pong� pode estabelecer ligações TCP adicionais

Associação

Artur Arsenio



Query

QueryHit

Query

Query

QueryHit

Query

Query

QueryHit

Transferência de ficheiro: HTTP

� fora da rede sobreposta

� Mensagem de pedido “Query”

enviada sobre as ligações TCP

� Inclui keywords descritivas do

conteúdo procurado

� Cada par vizinho reencaminha

a mensagem de pedido

� Se um tem o objecto pedido

(QueryHit), envia uma mensagem

de volta para o par que perguntou

� enviada pelo caminho inverso

� com nome e tamanho do ficheiro

� Mensagem de pedido “Query”

enviada sobre as ligações TCP

� Inclui keywords descritivas do

conteúdo procurado

� Cada par vizinho reencaminha

a mensagem de pedido

� Se um tem o objecto pedido

(QueryHit), envia uma mensagem

de volta para o par que perguntou

� enviada pelo caminho inverso

� com nome e tamanho do ficheiro

Gnutella: Mensagens de Pedidos

Query

Query

Query

Query

Query

Query flooding – Inundação de pedidos

� de raio (alcance) limitado (e.g. 7)

Artur Arsenio



Vantagens

� Simples

� Altamente descentralizado

� O mais dificil de “desligar”

� Pares têm responsabilidades semelhantes: não hálideres de grupo

� Nenhum par mantém informação de directório

Desvantagens

� Tráfego de pedidos excessivo

� Raio de alcance limitado do pedido: pode não encontrar o conteúdo quando este existe

� Nó de arranque

� Manutenção da rede sobreposta

Inundação de Pedidos

Escalabilidade Limitada:

Inundação da rede (flooding)Escalabilidade Limitada:

Inundação da rede (flooding)

Artur Arsenio



KaZaA: Pesquisa emDirectório Distribuído

� Nó de arranque– Cada par é um lider de grupo, ou

está associado a um líder de grupo

– O lider de grupo conhece o conteúdo de todos os seus filhos

� Ligação TCP entre par e o seulíder de grupo

� Ligações TCP entre pares de lideres de grupo

� Rede sobreposta, hierárquica– Pares são nós

– Arcos entre pares e o seu líder de grupo

– Arcos entre alguns pares de líderes de grupos

– Vizinhos virtuais

Par líder de grupo

Par na rede

Par na rede

Par líder de grupo

Relações entre

vizinhos na rede

sobreposta.

hierárquica

Junta conceitos do Napster e Gnutella• Explora a heterogeneidade dos nós

Artur Arsenio



KaZaA: Descrição

� Identificação dos ficheiros– Hash

– Descriptor� Nome do ficheiro

� Descrição textual não estruturada

� Cliente envia keywords ao líder de grupo

� Líder de grupo responde c/ lista de pares cuja descrição corresponde às keywords– Enviando: metadata, hash, endereço IP

� Se o líder de grupo reencaminha pedido a outros líderes de grupo, estes respondemcom correspondências

� Cliente selecciona ficheiros para download– Pedido HTTP usa hash como identificador,

é enviado aos pares que contêm o ficheiro

� Cifra as mensagens de controlo– mas não as de dados

Vantagens

� Não há servidor de directório

centralizado

– Serviço de localização

distribuido pelos pares

– Mais dificil de desactivar

� Rede sobreposta hierárquica

– Maior alcançe dos pedidos

Desvantagens

� Necessários nós de arranque

� Líderes de grupo podem ser

sobrecarregados

Truques

� Limites nos uploads simultâneos

� Pôr pedidos em filas

� Prioridade por incentivos

� Downloads paralelos

Artur Arsenio



Partilha de Ficheiros Peer-to-Peer(P2P) – Revisão

� Princípios e caracteristicas dos protocolos da camada aplicação



� Correio Electrónico– SMTP: Simple Mail Transfer

Protocol, POP3, IMAP

� Serviço de nomes da Internet– DNS: Domain Name System

protocol


� Princípios e caracteristicas dos protocolos da camada aplicação



� Correio Electrónico– SMTP: Simple Mail Transfer

Protocol, POP3, IMAP

� Serviço de nomes da Internet– DNS: Domain Name System

protocol


� P2P File sharing

– Um peer é tanto um cliente

Web como um servidor Web

temporário

– Todos os peers são servidores

= facilmente escalável !

� Napster - Pesquisa em

Directório Centralizado

� Pesquisa sem Directório

“Query flooding”: Gnutella

� KaZaA Pesquisa em Directório

Descentralizado

� P2P File sharing

– Um peer é tanto um cliente

Web como um servidor Web

tempor

Documents

Camada Aplicação