2: Camada de Aplicação 1
Capítulo 2: Camada de AplicaçãoMetas do capítulo:Ø aspectos conceituais e de
implementação de protocolos de aplicação em redes
ü paradigma cliente servidor
ü paradigma peer-to-peer
ü modelos de serviçoØ aprenda sobre protocolos
através do estudo de protocolos populares do nível da aplicação
Mais metas do capítuloØ protocolos específicos:
ü HTTPü FTPü SMTP / POP3 / IMAPü DNS
Ø a programação de aplicações de rede
ü programação usando sockets
2: Camada de Aplicação 2
Aplicações de rede: algum jargão
Ø Um processo é um programa que executa num hospedeiro (host).
Ø 2 processos no mesmo hospedeiro se comunicam usando comunicação entre processos definida pelo sistema operacional (SO).
Ø 2 processos em hospedeiros distintos se comunicam usando um protocolo da camada de aplicação.
Ø Um agente de usuário (UA) é uma interface entre o usuário e a aplicação de rede.
ü WWW: browserü Correio:
leitor/compositor de mensagens
ü streaming audio/video: tocador de mídia
2: Camada de Aplicação 3
Aplicações e protocolos da camada de aplicação
Aplicação: processos distribuídos em comunicação
ü executam em hospedeiros no “espaço de usuário”
ü trocam mensagens para implementar a aplicação
ü p.ex., correio, transf. de arquivo, WWW
Protocolos da camada de aplicaçãoü uma “parte” da aplicaçãoü define mensagens trocadas
por apls e ações tomadasü usam serviços providos por
protocolos de camadas inferiores (TCP, UDP)
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
2: Camada de Aplicação 4
Camada de aplicação define:
Ø Tipo das mensagens trocadas: ex, mensagensde requisição & resposta
Ø Sintaxe das mensagens: quais os campos de umamensagem & como estes são delineados;
Ø Semântica dos campos: qual o significado das informações nos campos;
Ø Regras: definem quandoe como os processosenviam & respondemmensagens;
Protocolos de domíniopúblico:
Ø Definidos por RFCsØ Garante
interoperabilidadeØ ex, HTTP, SMTPProtocolos proprietários:Ø ex, KaZaA
2: Camada de Aplicação 5
Paradigma cliente-servidor (C-S)
Apl. de rede típica tem duas partes: cliente e servidor
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
Cliente:Ø inicia contato com o servidor
(“fala primeiro”)Ø tipicamente solicita serviço do
servidorØ para WWW, cliente
implementado no browser; para correio no leitor de mensagens
Servidor:Ø provê ao cliente o serviço
requisitadoØ p.ex., servidor WWW envia
página solicitada; servidor de correio entrega mensagens
pedido
resposta
2: Camada de Aplicação 6
• Nem sempre no servidor
• Sistemas finais arbitrárioscomunicam-se diretamente
• Pares são intermitentementeconectados e trocam endereços IP
• Ex.: Gnutella
Altamente escaláveis mas difíceis
de gerenciar
Paradigma P2P puro
2: Camada de Aplicação 7
Napster
• Transferência de arquivo P2P
• Busca centralizada de arquivos:
• Conteúdo de registro dos pares no servidor central
• Consulta de pares no mesmo servidor central para localizar o conteúdo
Instant messaging
• Bate-papo entre dois usuários é P2P
• Detecção/localização centralizada de presença:
• Usuário registra seu endereço IP com o servidor central quando ficaon-line
• Usuário contata o servidor central para encontrar endereços IP dos vizinhos
Híbrida de cliente-servidor e P2P
2: Camada de Aplicação 8
Comunicação entre processos na redeØ processos se comunicam
enviando ou recebendo mensagens através de um socket;
Ø socketü O processo emissor joga a
mensagem por seu socket;ü O processo emissor assume
que há uma infra-estruturade transporte no ladooposto do socket que irá transmitir a mensagem até o socket do processor receptor;
processo
TCP com
buffers,
Variáveis
socket
host ou
servidor
processo
TCP com
buffers,
Variáveis
socket
host ou
servidor
Internet
Controlado
pelo OS
Controlado pelo
Desenvolvedor
da aplicação
Ø API: (1) escolhe do protocolo de transporte; (2) abilidade para fixar alguns parâmetros (voltamos mais tarde a este assunto)
2: Camada de Aplicação 9
Identificando processos:Ø Para que um processo
possa receber mensagens, ele precisa ter um identificador;
Ø Cada host tem um endereço único de 32 bits – endereço IP;
Ø Q: O endereço IP de um host no qual um processoestá executando é suficiente para identificareste processo?
Ø Resposta: Não, muitosprocessos podem estar em execução em um mesmohost
Ø O identificador incluetanto o endereço IPcomo também o númerode porta associado com o processo no host;
Ø Exemplo de número de portas:
ü Servidor HTTP: 80ü Servidor de Correio: 25
Ø Voltaremos a este assunto mais tarde
2: Camada de Aplicação 10
De que serviço de transporte uma aplicação precisa?Perda de dadosØ algumas apls (p.ex. áudio)
podem tolerar algumas perdas
Ø outras (p.ex., transf. de arquivos, telnet) requerem transferência 100% confiável
TemporizaçãoØ algumas apls (p.ex.,
telefonia Internet, jogos interativos) requerem baixo retardo para serem “viáveis”
Largura de bandaØ algumas apls (p.ex.,
multimídia) requeremquantia mínima de bandapara serem “viáveis”
Ø outras apls (“apls elásticas”) conseguem usar qualquer quantia de banda disponível
2: Camada de Aplicação 11
Requisitos do serviço de transporte de apls comuns
Aplicação
transferência de arqscorreio
documentos WWWáudio/vídeo de
tempo realáudio/vídeo gravado
jogos interativosapls financeiras
Perdas
sem perdassem perdas
sem perdastolerante
tolerantetolerante
sem perdas
Banda
elásticaelástica
elásticaáudio: 5Kb-1Mb
vídeo:10Kb-5Mbcomo anterior> alguns Kbps
elástica
Sensibilidadetemporal
nãonãonão
sim, 100’s mseg
sim, alguns segssim, 100’s msegsim e não
2: Camada de Aplicação 12
Serviços providos por protocolos de transporte Internet
serviço TCP:Ø orientado a conexão:
negociação e definição da conexão (setup) requerida entre cliente, servidor
Ø transporte confiável entre processos remetente e receptor
Ø controle de fluxo: remetente não vai sobrecarregar o receptor
Ø controle de congestionamento:estrangular remetente quando a rede está sobrecarregada
Ø não provê: garantias temporais ou de banda mínima
serviço UDP:Ø transferência de dados não
confiável entre processos remetente e receptor
Ø não provê: setup da conexão, confiabilidade, controle de fluxo, controle de congestionamento, garantias temporais ou de banda mínima
P: Qual é o interesse em ter um UDP?
2: Camada de Aplicação 13
Apls Internet: seus protocolos e seus protocolos de transporte
Aplicação
correio eletrônicoaccesso terminal remoto
WWW transferência de arquivos
streaming multimídia
servidor de arquivo remoto
telefonia Internet
Protocolo da camada de apl
smtp [RFC 821]telnet [RFC 854]
http [RFC 2068]ftp [RFC 959]
proprietário(p.ex. RealNetworks)NSF
proprietário(p.ex., Vocaltec)
Protocolo de transporte usado
TCPTCPTCP
TCPTCP ou UDP
TCP ou UDP
tipicamente UDP
2: Camada de Aplicação 14
WWW e HTTP: algum jargão
Ø Página WWW:ü consiste de “objetos”ü endereçada por uma URL
Ø Quase todas as páginas WWW consistem de:
ü página base HTML, eü vários objetos
referenciados.
Ø URL tem duas partes: nome de hospedeiro, e nome de caminho:
Ø Agente de usuário para WWW se chama de browser:
ü MS Internet Explorerü Netscape Communicator
Ø Servidor para WWW se chama “servidor WWW”:
ü Apache (domínio público)ü MS Internet Information
Server (IIS)
www.someschool.edu/someDept/pic.gif
nome do host nome do caminho
2: Camada de Aplicação 15
Protocolo HTTP: visão geral
HTTP: hypertext transfer protocol
Ø protocolo da camada de aplicação para WWW
Ø modelo cliente/servidorü cliente: browser que
pede, recebe, “visualiza” objetos WWW
ü servidor: servidor WWW envia objetos em resposta a pedidos
Ø http1.0: RFC 1945Ø http1.1: RFC 2068
PC executaExplorer
Servidor executandoservidor WWW do NCSA
Mac executaNavigator
pedido http
pedido
http
resposta http
respos
ta http
2: Camada de Aplicação 16
Mais sobre o protocolo HTTP
HTTP: serviço de transporte TCP:
Ø cliente inicia conexão TCP (cria socket) ao servidor, porta 80
Ø servidor aceita conexão TCP do cliente
Ø mensagens HTTP (mensagens do protocolo da camada de apl) trocadas entre browser(cliente HTTP) e servidor e WWW (servidor HTTP)
Ø encerra conexão TCP
HTTP é “sem estado”Ø servidor não mantém
informação sobre pedidos anteriores do cliente
Protocolos que mantêm“estado” são complexos!
Ø história passada (estado) tem que ser guardada
Ø Caso servidor/cliente paremde executar, suas visões do “estado” podem ser inconsistentes, devendo então ser reconciliadas
Nota
2: Camada de Aplicação 17
Conexões HTTPHTTP: não persistenteØ No máximo um objeto
é enviado em uma conexão TCP;
Ø HTTP/1.0 usa conexões não persistentes
HTTP: persistenteØ Múltiplos objetos podem
ser enviados numa únicaconexão TCP entre o servidor e o cliente;
Ø HTTP/1.1 usa conexões persistentes no modo default;
2: Camada de Aplicação 18
Ex: HTTP não-persistenteSupomos que usuário digita a URL
www.algumaUniv.br/algumDepartmento/inicial.index
1a. Cliente http inicia conexão TCP com o servidor http (processo) www.algumaUniv.br. Porta 80 é padrão para servidor http.
2. cliente http envia mensagem de pedido de http (contendo URL) através do socket da conexão TCP. A mensgem indica qeu o cliente deseja o objeto someDepartment/home.index
1b. servidor http no hospedeirowww.algumaUniv.br espera por conexão TCP na porta 80. “aceita” conexão, avisando aocliente
3. servidor http recebe mensagemde pedido, formula mensagem de resposta contendo objeto solicitado(algumDepartmento/inicial.index), envia mensagem via socket
tempo
(contém texto,
referências a 10
imagens jpeg)
2: Camada de Aplicação 19
Ex: HTTP não-persistente (cont.)
5. cliente http recebe mensagem de resposta contendo arquivo html, visualiza html. Analisando arquivo html, encontra 10 objetos jpegreferenciados
6. Passos 1 a 5 repetidos paracada um dos 10 objetos jpeg
4. servidor http encerra conexãoTCP .
tempo
2: Camada de Aplicação 20
Tempo de RespostaDefinição de RTT: tempo para
enviar um pequeno pacotepara viajar do cliente parao servidor e retornar;
Tempo de resposta:Ø um RTT para iniciar a
conexão TCPØ um RTT para a requisição
HTTP e para que alguns bytes da resposta HTTP sejam recebidos
Ø tempo de transmissão do arquivo
total = 2RTT+tempo de transmissão
Tempo para
transmitir
arquivo
Inicia
conexão
TCP RTT
requisição
do arquivo
RTT
Arquivo
recebido
tempo tempo
2: Camada de Aplicação 21
HTTP persistenteHTTP não-persistente:Ø servidor analisa pedido,
responde, e encerra conexão TCPØ requer 2 RTTs para trazer cada
objetoØ mas os browsers geralmente
abrem conexões TCP paralelas para trazer cada objeto
HTTP- persistenteØ servidor mantém conexão aberta
depois de enviar a resposta;Ø mensagens HTTP subsequentes
entre o o mesmos cliente/servidor são enviadas por esta conexão;
Ø na mesma conexão TCP: servidor analisa pedido, responde, analisa novo pedido e assim por diante
Persistente sem pipelining:Ø Cliente só faz nova
requisição quando a resposta de uma requisição anterior foi recebida;
Ø um RTT para cada objetoPersistente com pipelining:Ø default in HTTP/1.1Ø O cliente envia a requisição
assim que encontra um objeto;
Ø Um pouco mais de um RTT para trazer todos os objetos
2: Camada de Aplicação 22
Formato de mensagem HTTP: pedido
Ø Dois tipos de mensagem HTTP: pedido, respostaØ mensagem de pedido HTTP:
ü ASCII (formato legível por pessoas)
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)
linha do pedido(comandos GET, POST, HEAD)
linhas docabeçalho
Carriage return, line feed indica fim
de mensagem
2: Camada de Aplicação 23
Mensagem de pedido HTTP: formato geral
2: Camada de Aplicação 24
Tipos de Requisição
Método Post:Ø A página Web
geralmente inclue um formulário para entrada de dados;
Ø A requisição é enviadapara o servidor no corpo da entidade;
Método URL:Ø Usa método GETØ A requisição é enviada
para o servidor no campo URL da linha de requisição;
www.somesite.com/animalsearch?monkeys&banana
2: Camada de Aplicação 25
Tipos de Métodos
HTTP/1.0Ø GETØ POSTØ HEAD
ü Pede ao servidor quedeixe de fora da resposta o objetosolicitado; geralmente é usado para depuração;
HTTP/1.1Ø GET, POST, HEADØ PUTØ DELETE
ü Remove o arquivo especificado no campo URL;
2: Camada de Aplicação 26
Formato de mensagem HTTP: resposta
HTTP/1.0 200 OK
Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT
Server: Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 …...
Content-Length: 6821
Content-Type: text/html
dados dados dados dados ...
linha de status(protocolo,
código de status,frase de status)
linhas decabeçalho
dados, p.ex., arquivo htmlsolicitado
2: Camada de Aplicação 27
Códigos de status da resposta HTTP
200 OK
ü sucesso, objeto pedido segue mais adiante nesta mensagem
301 Moved Permanently
ü objeto pedido mudou de lugar, nova localização especificado mais adiante nesta mensagem (Location:)
400 Bad Request
ü mensagem de pedido não entendida pelo servidor
404 Not Found
ü documento pedido não se encontra neste servidor505 HTTP Version Not Supported
ü versão de http do pedido não usada por este servidor
Na primeira linha da mensagem de respostaservidor->cliente. Alguns códigos típicos:
2: Camada de Aplicação 28
Experimente você com http (do lado cliente)
1. Use cliente telnet para seu servidor WWW favorito:Abre conexão TCP para a porta 80(porta padrão do servidor http) a www.ic.uff.br.Qualquer coisa digitada é enviada para aporta 80 do www.ic.uff.br
telnet www.ic.uff.br 80
2. Digite um pedido GET http:GET /~michael/index.html HTTP/1.0 Digitando isto (deve teclar
ENTER duas vezes), está enviandoeste pedido GET mínimo (porém completo) ao servidor http
3. Examine a mensagem de resposta enviado peloservidor http !
2: Camada de Aplicação 29
HTML (HyperText Markup Language)
Ø HTML: uma linguagem simples para hipertextoü começou como versão simples de SGMLü construção básica: cadéias de texto anotadas
Ø Construtores de formato operam sobre cadéiasü <b> .. </b> bold (negrito)ü <H1 ALIGN=CENTER> ..título centrado .. </H1>ü <BODY bgcolor=white text=black link=red ..> .. </BODY>
Ø vários formatosü listas de bullets, listas ordenadas, listas de definiçãoü tabelasü frames
2: Camada de Aplicação 30
Encadeamento de referências
Ø Referências <A HREF=LinkRef> ... </A>ü a componentes do documento local
<A HREF=“importante”> clique para uma dica </A>ü a documentos no servidor local
<A HREF=“../index.htm”> voltar ao sumário </A>ü a documentos em outros servidores
<A HREF=“http://www.uff.br”> saiba sobre a UFF </A>Ø Multimídia
ü imagem embutida: <IMG SRC=“eclipse”>ü imagem externa: <A HREF=“eclipse.gif”> imagem maior </A>ü vídeo Mpeg <A HREF=“ByeByeBrasil.mpg”> um bom filme </A>ü som <A HREF=“http://www.sons.br/aniv.au”> feliz niver </A>
2: Camada de Aplicação 31
Formulários e interação bidirecional
Ø Formulários transmitem informação do cliente ao servidor
Ø HTTP permite enviar formulários ao servidor
Ø Resposta enviada como página HTML dinâmica
Ø Formulários processados usando scripts CGI (programas que executam no servidor WWW)
ü CGI - Common GatewayInterface
ü scripts CGI escondem acesso a diferentes serviços
ü servidor WWW atua como gateway universal
cliente
WWW
servidor
WWWSistema de
informação
GET/POST
formulário
resposta:
HTML
2: Camada de Aplicação 32
Interação usuário-servidor: autenticaçãoMeta da autenticação: controle de
acesso aos documentos do servidor
Ø sem estado: cliente deve apresentar autorização com cada pedido
Ø autorização: tipicamente nome, senha
ü authorization: linha de cabeçalho no pedido
ü se não for apresentada autorização, servidor nega acesso, e coloca no cabeçalho da respostaWWW authenticate:
cliente servidormsg de pedido http comum
401: authorization req.WWW authenticate:
msg de pedido http comum+ Authorization:line
msg de resposta http comum
tempo
Browser guarda nome e senha paraevitar que sejam pedidos ao usuário a cada acesso.
msg de pedido http comum+ Authorization:line
msg de resposta http comum
2: Camada de Aplicação 33
Interação usuário-servidor: cookies, mantendo o “estado”
Exemplo:ü Susan acessa a Internet sempre usando o mesmo PC;
ü Ela visita um site de comércio eletrônico pelaprimeira vez;
ü Quando a requisição HTTP inicial chega ao site, é criado um ID único e uma entrada no bando de dados para este ID;
ü servidor envia “cookie” ao cliente na msg de resposta
ü cliente apresenta cookie nos pedidos posterioresü servidor casa cookie- apresentado com a infoguardada no servidor
2: Camada de Aplicação 34
A grande maioria dos sites Web usa cookiesQuatro componentes:
1) linha de cabeçalho do cookie na mensagem de resposta HTTP;
2) linha de cabeçalho do cookie na mensagem de requisição HTTP
3) Arquivo de cookie mantido na máquina do usuárioe gerenciado por seu browser;
4) Banco de dados no site Web
Interação usuário-servidor: cookies, mantendo o “estado”
2: Camada de Aplicação 35
cliente servidorrequisição http comum
resposta http comum +Set-cookie: 1678
requisição http comumcookie: 1678
resposta http comum
requisição http comumcookie: 1678
resposta http comum
Açãoespecífica do cookie
Açãoespecífica do cookie
servidorcria ID
1678 para o usuário
Entrada no
banco de dados
acesso
aces
so
Arquivo Cookie
amazon: 1678
ebay: 8734
Arquivo Cookie
ebay: 8734
Arquivo Cookie
amazon: 1678
ebay: 8734
Uma semana depois:
Interação usuário-servidor: cookies, mantendo o “estado”
2: Camada de Aplicação 36
O que cookie pode trazer?
Ø autorizaçãoØ shopping cartsØ recomendaçõesØ Estado de sessões de
usuários (Web e-mail)
Cookies e privacidade:Ø O uso de cookies permite
que o site “aprenda” muitacoisa sobre você
Ø Você deve fornecer nomee e-mail para os sites;
Ø Ferramentas de buscasusam redirecionamento & cookies para aprenderainda mais;
Ø Agências de publicidade obtém suas informações através dos sites;
Nota
Interação usuário-servidor: cookies, mantendo o “estado”
2: Camada de Aplicação 37
Cache WWW (servidor-procurador)
Ø usuário configura browser: acessos WWW via procurador
Ø cliente envia todos pedidos http ao procurador
ü se objeto no cache do procurador, este o devolve imediatamente na resposta http
ü senão, solicita objeto do servidor de origem, depois devolve resposta http ao cliente
Meta: atender pedido do cliente sem envolver servidor de origem
clienteServidor-procurador
cliente
pedido http
pedido
http
resposta http
respos
ta http
pedido
http
respos
ta http
pedido httpresposta http
Servidorde origem
Servidorde origem
2: Camada de Aplicação 38
Mais sobre Web cache
Ø Cache atua tanto comocliente como servidor;
Ø Cache pode fazerferificação no cabeçalho HTTP usando o campo If-modified-since :
ü Questão: a cache devecorrer o risco e enviarobjetos solicitados semverificação?
ü São usadas heurísticas;Ø Tipicamente os caches web
são instalados em ISPs (universidades, companhias, ISP residencial)
Por quê usar cache WWW?Ø tempo de resposta menor:
cache “mais próximo” do cliente
Ø diminui tráfego aos servidores distantes
ü muitas vezes é um gargalo o enlace que liga a rede da instituição ou do provedor à Internet
2: Camada de Aplicação 39
Exemplo de Cache (1)AssumptionsØ Tamanho médio do objeto =
100,000 bitsØ Taxa média de requisição do
browser da instituição para osservidores de origem = 15/seg
Ø Atraso do roteador dainstituição para qualquerservidor de origem e de voltapara o roteador = 2 seg
ConseqüênciasØ Utilização da LAN = 15%Ø Utilização do enlace de acesso =
100%Ø Atraso total = atraso Internet +
atraso de acesso + atraso LAN= 2 seg + minutos + milisegundos
Servidoresde origem
Internetpública
rede dainstituição LAN 10 Mbps
enlace de accesso 1.5 Mbps
cache dainstituição
2: Camada de Aplicação 40
Exemplo cache (2)Solução possívelØ Aumentar a banda do enlace
de acesso para 10 MbpsConseqüênciasØ utilização LAN = 15%Ø Utilização do enlace de acesso =
15%Ø Atraso total = atraso Internet
+ atraso de acesso + atrasoLAN = 2 sec + msecs + msecs
Ø Geralmente um upgrade caro
Servidoresde origem
Internetpública
rede dainstituição LAN 10 Mbps
enlace de accesso 10 Mbps
cache dainstituição
2: Camada de Aplicação 41
Exemplo cache(3)
Instala cacheØ Suponha que a taxa de hits é .4ConseqüênciaØ 40% das requisições são
satisfeitas quase que imediatamente;
Ø 60% das requisições sãosatisfeitas pelo servidor;
Ø Utilização do enlace de acessodeduzido para 60%, resultandoresulting em atrasos desprezíveis (digamos 10 mseg)
Ø Atraso total = atraso Internet + atraso de acesso + atraso = .6*2 sec + .6*.01 seg + millisegundos < 1.3 sg
Servidoresde origem
Internetpública
rede dainstituição LAN 10 Mbps
enlace de accesso 1.5 Mbps
cache dainstituição
2: Camada de Aplicação 42
Interação usuário-servidor: GET condicional
Ø Meta: não enviar objeto se cliente já tem (no cache) versão atual
Ø cliente: especifica data da cópia no cache no pedido httpIf-modified-since:
<date>
Ø servidor: resposta não contém objeto se cópia no cache é atual: HTTP/1.0 304 Not
Modified
cliente servidor
msg de pedido httpIf-modified-since:
<date>
resposta httpHTTP/1.0
304 Not Modified
objeto não
modificado
msg de pedido httpIf-modified-since:
<date>
resposta httpHTTP/1.1 200 OK
…
<data>
objeto modificado
2: Camada de Aplicação 43
FTP: o protocolo de transferência de arquivos
Ø transferir arquivo de/para hospedeiro remotoØ modelo cliente/servidor
ü cliente: lado que inicia transferência (pode ser de ou para o sistema remoto)
ü servidor: hospedeiro remotoØ ftp: RFC 959Ø servidor ftp: porta 21
transferênciado arquivo FTP
servidor
Interface do usuário
FTP
cliente FTP
sistema de arquivoslocal
sistema de arquivos remoto
usuário na
estação
2: Camada de Aplicação 44
FTP: conexões separadas p/ controle, dados
Ø Cliente FTP contacta servidor ftp na porta 21, especificando TCP como protocolo de transporte
Ø Cliente obtem autorização através da conexão de controle;
Ø O cliente acessa o diretório remoto através do envio decomandos pela conexão decontrole;
Ø Quando o servidor recebe umcomando para transferência dearquivo, o servidor abre uma conexão TCP com o cliente;
Ø Depois de transferir o arquivo aconexão é finalizada;
cliente FTP
servidor FTP
conexão de controleTCP, porta 21
conexão de dados TCP, porta 20
Ø são abertas duas conexões TCP paralelas:
ü controle: troca comandos, respostas entre cliente, servidor.“controle fora da banda”
ü dados: dados de arquivo de/para servidor
2: Camada de Aplicação 45
FTP: comandos, respostas
Comandos típicos:Ø enviados em texto ASCII pelo
canal de controleØ USER nome
Ø PASS senha
Ø LIST devolve lista de arquivos no directório corrente
Ø RETR arquivo recupera (lê) arquivo remoto
Ø STOR arquivo armazena (escreve) arquivo no hospedeiro remoto
Códigos de retorno típicosØ código e frase de status (como
para http)Ø 331 Username OK, password
required
Ø 125 data connection
already open; transfer
starting
Ø 425 Can’t open data
connection
Ø 452 Error writing file
2: Camada de Aplicação 46
Correio Eletrônico
Três grandes componentes:Ø agentes de usuário (UA) Ø servidores de correioØ SMTP: simple mail transfer
protocol
Agente de UsuárioØ a.k.a. “leitor de correio”Ø compor, editar, ler mensagens
de correioØ p.ex., Eudora, Outlook, elm,
Netscape MessengerØ mensagens de saída e chegada
são armazenadas no servidor
caixa de correio do usuário
fila demsg de saída
agente de
usuário
servidor de correio
agente de
usuário
SMTP
SMTP
SMTP
agente de
usuário
agente de
usuário
agente de
usuárioagente de
usuário
servidor de correio
servidor de correio
2: Camada de Aplicação 47
Correio Eletrônico: servidores de correio
Servidores de correioØ caixa de correio contém
mensagens de chegada (ainda não lidas) p/ usuário
Ø fila de mensagens contém mensagens de saída (a serem enviadas)
Ø protocolo SMTP entre servidores de correio para transferir mensagens de correio
ü cliente: servidor de correio que envia
ü “servidor”: servidor de correio que recebe
servidor de correio
agente de
usuário
SMTP
SMTP
SMTP
agente de
usuário
agente de
usuário
agente de
usuárioagente de
usuário
servidor de correio
servidor de correio
2: Camada de Aplicação 48
Correio Eletrônico: SMTP [RFC 821]
Ø usa TCP para a transferência confiável de msgs do correio do cliente ao servidor, porta 25
Ø transferência direta: servidor remetente ao servidor receptor
Ø três fases da transferênciaü handshaking (cumprimento)ü transferência das mensagensü encerramento
Ø interação comando/respostaü comandos: texto ASCIIü resposta: código e frase de status
Ø mensagens precisam ser em ASCII de 7-bits
2: Camada de Aplicação 49
Cenário: Alice envia msg para Bob1) Alice usa UA para compor a
mensagem e enviá-la [email protected]
2) O UA da Alice envia a mensagem para o seu servidor de correio; a msg é colocada na fila de mensagens;
3) O cliente SMTP abre uma conexão TCP com o servidor de correio do Bob
4) SMTP cliente envia a msg da Alice através da conexão TCP;
5) Servidor de correio de Bob coloca a msg na caixa de correio de Bob;
6) Bob invoca o seu UA paraler a sua msg;
agente usuário
servidorcorreio
servidorcorreio agente
usuário
1
2 3 4 56
2: Camada de Aplicação 50
Interação SMTP típicaS: 220 doces.br
C: HELO consumidor.br
S: 250 Hello consumidor.br, pleased to meet you
C: MAIL FROM: <[email protected]>
S: 250 [email protected]... Sender ok
C: RCPT TO: <[email protected]>
S: 250 [email protected] ... Recipient ok
C: DATA
S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself
C: Voce gosta de chocolate?
C: Que tal sorvete?
C: .
S: 250 Message accepted for delivery
C: QUIT
S: 221 doces.br closing connection
2: Camada de Aplicação 51
Experimente você uma interação SMTP :
Ø telnet nomedoservidor 25
Ø veja resposta 220 do servidorØ entre comandos HELO, MAIL FROM, RCPT TO,
DATA, QUIT
estes comandos permite que você envie correio sem usar um cliente (leitor de correio)
2: Camada de Aplicação 52
SMTP: últimas palavras
Ø SMTP usa conexões persistentes
Ø smtp requerque a mensagem (cabeçalho e corpo) sejam em ASCII de 7-bits
Ø algumas cadeias de caracteres não são permitidas numa mensagem (p.ex., CRLF.CRLF). Logo a mensagem pode ter que ser codificada (normalmente em base-64 ou “quoted printable”)
Ø servidor SMTP usa CRLF.CRLF para reconhecer o final da mensagem
Comparação com httpØ HTTP : pull (puxar)Ø email: push (empurrar)
Ø ambos tem interação comando/resposta, códigos de status em ASCII
Ø HTTP: cada objeto é encapsulado em sua própria mensagem de resposta
Ø SMTP: múltiplos objetos de mensagem enviados numa mensagem de múltiplas partes
2: Camada de Aplicação 53
Formato de uma mensagem
SMTP: protocolo para trocar msgs de correio
RFC 822: padrão para formato de mensagem de texto:
Ø linhas de cabeçalho, p.ex.,ü To:ü From:ü Subject:diferentes dos comandos de
SMTP!Ø corpo
ü a “mensagem”, somente de caracteres ASCII
cabeçalho
corpo
linha em branco
2: Camada de Aplicação 54
Formato de uma mensagem: extensões para multimídiaØ MIME: multimedia mail extension, RFC 2045, 2056Ø linhas adicionais no cabeçalho da msg declaram tipo do
conteúdo MIME
From: [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
tipo, subtipo dedados multimídia,
declaração parâmetros
método usadop/ codificar dados
versão MIME
Dados codificados
2: Camada de Aplicação 55
Tipos MIME Content-Type: tipo/subtipo; parâmetros
TextØ subtipos exemplos: plain,
html
Ø charset=“iso-8859-1”,
ascii
ImageØ subtipos exemplos : jpeg,
gif
VideoØ subtipos exemplos : mpeg,
quicktime
AudioØ subtipos exemplos : basic
(8-bit codificado mu-law), 32kadpcm (codificação 32 kbps)
ApplicationØ outros dados que precisam
ser processados por um leitor para serem “visualizados”
Ø subtipos exemplos : msword, octet-stream
2: Camada de Aplicação 56
Tipo MultipartFrom: [email protected]
Subject: Imagem de uma bela torta MIME-Version: 1.0
Content-Type: multipart/mixed; boundary=98766789
--98766789
Content-Transfer-Encoding: quoted-printable
Content-Type: text/plain
caro Bernardo,
Anexa a imagem de uma torta deliciosa.
--98766789
Content-Transfer-Encoding: base64
Content-Type: image/jpeg
base64 encoded data .....
.........................
......base64 encoded data
--98766789--
2: Camada de Aplicação 57
Protocolos de accesso ao correio
Ø SMTP: entrega/armazenamento no servidor do receptorØ protocolo de accesso ao correio: recupera do servidor
ü POP: Post Office Protocol [RFC 1939]• autorização (agente <-->servidor) e transferência
ü IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]• mais comandos (mais complexo)• manuseio de msgs armazenadas no servidor
ü HTTP: Hotmail , Yahoo! Mail, Webmail, etc.
servidor de correio do remetente
SMTP SMTP POP3 ouIMAP
servidor de correiodo receptor
agente de
usuário
agente de
usuário
2: Camada de Aplicação 58
Protocolo POP3
fase de autorizaçãoØ comandos do cliente:
ü user: declara nomeü pass: senha
Ø servidor respondeü +OK
ü -ERR
fase de transação, cliente:Ø list: lista números das
msgsØ retr: recupera msg por
númeroØ dele: apaga msgØ quit
C: list
S: 1 498
S: 2 912
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
S: +OK POP3 server ready
C: user ana
S: +OK
C: pass faminta
S: +OK user successfully logged on
2: Camada de Aplicação 59
POP3 e IMAPMais sobre POP3Ø O exemplo anterior usa o
modo “ler-e-apagar”.Ø Bob não pode reler suas
msgs se ele mudar de cliente;
Ø POP3 não mantém estado;
IMAPØ Usa o modo: “ler-e-
guardar” que posibilita acessar mensagens devários clientes;
Ø Mantém todas as mensagens em um únicolugar: servidor;
Ø Permite que o usuárioorganize suas msgs empastas remotas como se fosse locais;
Ø IMAP mantém estado dos usuários durante as sessões:
ü Nomes e pastas e mapeia os IDs das msgse o nome das pastas;
2: Camada de Aplicação 60
DNS: Domain Name System
Pessoas: muitos identificadores:
ü CPF, nome, no. da Identidade
hospedeiros, roteadoresInternet :
ü endereço IP (32 bit) -usado p/ endereçar datagramas
ü “nome”, ex., jambo.ic.uff.br - usado por gente
P: como mapear entre nome e endereço IP?
Domain Name System:Ø base de dados distribuída
implementada na hierarquia de muitos servidores de nomes
Ø protocolo de camada de aplicaçãopermite que hospedeiros, roteadores, servidores de nomes se comuniquem para resolvernomes (tradução endereço/nome)
ü note: função imprescindível da Internet implementada como protocolo de camada de aplicação
ü complexidade na borda da rede
2: Camada de Aplicação 61
DNS
Ø Roda sobre UDP e usa a porta 53
Ø Especificado nas RFCs 1034 e 1035 e atualizado em outras RFCs.
Ø Outros serviços:ü apelidos para
hospedeiros (aliasing)ü apelido para o servidor
de mailsü distribuição da carga
2: Camada de Aplicação 62
Servidores de nomes DNS
Ø Nenhum servidor mantém todos os mapeamento nome-para-endereço IP
servidor de nomes local:ü cada provedor, empresa tem
servidor de nomes local (default)ü pedido DNS de hospedeiro vai
primeiro ao servidor de nomes local
servidor de nomes oficial:ü p/ hospedeiro: guarda nome,
endereço IP deleü pode realizar tradução
nome/endereço para este nome
Por que não centralizar o DNS?
Ø ponto único de falhaØ volume de tráfegoØ base de dados
centralizada e distanteØ manutenção (da BD)
Não é escalável!
2: Camada de Aplicação 63
Base de dados distribuída, hierárquica
Cliente quer o IP para www.amazon.com; 1a aprox.:ü Cliente consulta um servidor de raiz para encontrar o servidor DNS
comü Cliente consulta o servidor DNS com para obter o servidor DNS amazon.com
ü Cliente consulta o servidor DNS amazon.com para obter o endereço IP parawww.amazon.com
2: Camada de Aplicação 64
DNS: Servidores raizØ procurado por servidor local que não consegue resolver o
nomeØ servidor raiz:
ü procura servidor oficial se mapeamento é desconhecidoü obtém traduçãoü devolve mapeamento ao servidor local
b USC-ISI Marina del Rey, CAl ICANN Marina del Rey, CA
e NASA Mt View, CAf Internet Software C. Palo Alto,
CA
i NORDUnet Stockholm
k RIPE London
m WIDE Tokyo
a NSI Herndon, VAc PSInet Herndon, VA
d U Maryland College Park, MDg DISA Vienna, VAh ARL Aberdeen, MDj NSI (TBD) Herndon, VA
13 servidores raíz no mundo
2: Camada de Aplicação 65
Exemplo simples do DNS
hospedeiro manga.ic.uff.br requer endereço IP de www.cs.columbia.edu
1. Contata servidor DNS local, pitomba.ic.uff.br
2. pitomba.ic.uff.brcontata servidor raiz, se necessário
3. Servidor raiz contata servidor oficial cs.columbia.edu, se necessário
solicitantemanga.ic.uff.br
www.cs.columbia.edu
servidor de nomes raiz
servidor oficialcs.columbia.edu
servidor localpitomba.ic.uff.br
1
23
4
5
6
2: Camada de Aplicação 66
Exemplo de DNS
Servidor raiz:Ø pode não conhecer o
servidor de nomes oficial
Ø pode conhecer servidor de nomes intermediário: a quem contatar para descobrir o servidor de nomes oficial
solicitantemanga.ic.uff.br
www.cs.columbia.edu
servidor localpitomba.ic.uff.br
1
23
4 5
6
servidor oficialcs.columbia.edu
servidor intermediáriosaell.cc.columbia.edu
7
8
servidor de nomes raiz
2: Camada de Aplicação 67
DNS: consultas interativas
consulta recursiva:Ø transfere a
responsabilidade de resolução do nome para o servidor de nomes contatado
Ø carga pesada?
consulta interativa:Ø servidor consultado
responde com o nome de um servidor de contato
Ø “Não conheço este nome, mas pergunte para esse servidor”
1
23
4
5 6
7
8
consulta interativa
servidor de nomes raíz
servidor localpitomba.ic.uff.br
servidor intermediáriosaell.cc.columbia.edu
servidor oficialcs.columbia.edu
solicitantemanga.ic.uff.br
www.cs.columbia.edu
2: Camada de Aplicação 68
DNS: uso de cache, atualização de dados
Ø uma vez que um servidor qualquer aprende um mapeamento, ele o coloca numa cache localü futuras consultas são resolvidas usando dados da cache
ü entradas na cache são sujeitas a temporização(desaparecem depois de um certo tempo)ttl = time to live (sobrevida)
Ø estão sendo projetados pela IETF mecanismos de atualização/notificação dos dados
ü RFC 2136ü http://www.ietf.org/html.charters/dnsind-charter.html
2: Camada de Aplicação 69
Registros DNSDNS: BD distribuído contendo registros de recursos (RR)
Ø Tipo=NSü nome é domínio (p.ex.
foo.com.br)ü valor é endereço IP de
servidor oficial de nomes para este domínio
formato RR: (nome, valor, tipo, sobrevida)
Ø Tipo=Aü nome é nome de hospedeiroü valor é o seu endereço IP
Ø Tipo=CNAMEü nome é nome alternativo
(alias) para algum nome“canônico” (verdadeiro)
ü valor é o nome canônico
Ø Tipo=MXü nome é domínioü valor é nome do servidor de
correio para este domínio
2: Camada de Aplicação 70
DNS: protocolo e mensagensprotocolo DNS: mensagens de pedido e resposta, ambas com o
mesmo formato de mensagem
cabeçalho de msgØ identificação: ID de 16 bit
para pedido, resposta aopedido usa mesmo ID
Ø flags:ü pedido ou respostaü recursão desejadaü recursão permitidaü resposta é oficial
2: Camada de Aplicação 71
DNS: protocolo e mensagens
campos de nome, e de tipo num pedido
RRs em respostaao pedido
registros para outrosservidores oficiais
info adicional “relevante” que pode ser usada
2: Camada de Aplicação 72
P2P compartilhamento de arquivos
ExemploØ Alice executa a aplicação
cliente P2P no seu notebookØ Interminentemente
conecta com a Internet; adquire um endereço IPpara cada conexão;
Ø Requisita “Hey Jude”Ø A aplicação apresenta
vários nós que possuem uma cópia de “Hey Jude.
Ø Alice escolhe um dos nós, Bob.
Ø Arquivo é copiado do nó do Bob para o nó (notebook) da Alice: HTTP
Ø Enquanto Alice copia oarquivo do nó de Bob,outros usuários copiam os arquivos do nó da Alice;
Ø O nó daAlice é um clienteweb como também umservidor web temporário.
Todos os nós são servidores = extremamente escalável!
2: Camada de Aplicação 73
P2P: diretório centralizado
“Napster” projeto original 1) Quando um dos pares se
conecta, ele informa aoservidor central :
ü Endereço IPü conteúdo
2) Alice procura por “Hey Jude”
3) Alice requisita o arquivo de Bob
Servidor de diretório
centralizadopares
Alice
Bob
1
1
1
12
3
2: Camada de Aplicação 74
P2P: problemas com diretórios centralizados
Ø Único ponto de falhaØ Gargalo de
desempenhoØ Infringe-se Copyright
transferência de arquivoé descentralizada, mas localizar conteúdo é totalmentedescentralizada
2: Camada de Aplicação 75
P2P: diretório descentralizado
Ø Cada par ou é um líder de grupo ou pertence ao grupo de um líder;
Ø O líder do grupolocaliza o conteúdo emtodos os seus filhos;
Ø Os pares consultam o líder do grupo; o par líder pode consultaroutros nós pares quetambém são líder;
Par qualquer
Par líder do grupo
Relacionamento de vizinhançana rede de cobertura
2: Camada de Aplicação 76
Mais sobre diretório descentralizado
Rede de coberturaØ Os pares são nósØ Arestas entre os pares e o
seu líder;Ø Arestas entre alguns nós
pares líderes de grupos;Ø Vizinhos virtuaisNó bootstrapØ O par conectado ou faz
parte de um grupo de um líder ou é um par líder de grupo;
Vantagens da abordagemØ Nenhum servidor
centralizado;ü O serviço de localização é
distribuído entre os pares ü Mais dificuldade de se ter
falhas;
Desvantagem da abordagemØ Necessário nó bootstrapØ O líder do grupo pode ficar
sobrecarregado;
2: Camada de Aplicação 77
P2P: fluxo de consultas (query flooding)Ø Gnutella Ø Sem hierarquiaØ Mensagem joinØ Usa o nó bootstrap para
aprender sobre os outros
Ø Envia a “pergunta ouconsulta”para os vizinhos;
Ø Vizinhos reencaminham as mensagens;
Ø Se o par consultado possui o objeto, envia uma mensagem de volta para o par originador daconsulta;
join
2: Camada de Aplicação 78
P2P: mais sobre fluxo de consultas
PrósØ pares possuem
responsabilidadessemelhantes: não existem líderes de grupo;
Ø Extremamente descentralizado;
Ø Nenhum par manteminformações de diretório;
ContrasØ Tráfico excessivo de
consultasØ Raio da consulta: pode
não ser o suficientepara obter o conteúdo, quando este existir;
Ø Manutenção de umarede de cobertura;
Ø Necessário nóbootstrap
2: Camada de Aplicação 79
� Totalmente distribuído� Sem servidor central
� Protocolo de domínio público� Muitos clientes Gnutella implementando o protocolo
Rede de cobertura: gráfico� Aresta entre o par X e o Y se não há uma conexãoTCP
� Todos os pares ativos e arestas estão na rede desobreposição
� aresta não é um enlace físico� Um determinado par será tipicamente conectado a <10 vizinhos na rede de sobreposição
Query flooding: Gnutella
2: Camada de Aplicação 80
Gnutella: protocolo
� Mensagem de consulta(query) é enviada pelasconexões TCP existentes
� Os pares encaminhama mensagem de consulta
� QueryHit (encontro)é enviado pelo caminho reverso
Escalabilidade: flooding de alcance limitado
2: Camada de Aplicação 81
1.Para conectar o par X, ele precisa encontraralgum outro par na rede Gnutella: utiliza a listade pares candidatos
2.X seqüencialmente, tenta fazer conexão TCP com os pares da lista até estabelecer conexãocom Y
3.X envia mensagem de Ping para Y; Y encaminhaa mensagem de Ping.
4.Todos os pares que recebem a mensagem de Ping respondem com mensagens de Pong.
5.X recebe várias mensagens de Pong. Ele podeentão estabelecer conexões TCP adicionais.
Desconectando pares: veja o problema para trabalho de casa!
Gnutella: conectando pares
2: Camada de Aplicação 82
� Cada par é ou um líderde grupo ou estáatribuído a um líder de grupo
� Conexão TCP entre o par e seu líder de grupo
� Conexões TCP entrealguns pares de líderes de grupo
� O líder de grupoacompanha o conteúdoem todos os seus“discípulos”
Explorando heterogeneidade: KaZaA
2: Camada de Aplicação 83
� Cada arquivo possui um hash e um descritor� O cliente envia a consulta de palavra-chave para o seu líder de grupo
� O líder de grupo responde com os encontros: � Para cada encontro: metadata, hash, endereço IP
� Se o líder de grupo encaminha a consulta paraoutros líderes de grupo, eles respondem com osencontros
� O cliente então seleciona os arquivos paradownload� Requisições HTTP usando hash como identificador são
enviadas aos pares que contêm o arquivodesejado
KaZaA
2: Camada de Aplicação 84
� Limitações em uploads simultâneos
� Requisita enfileiramento
� Incentiva prioridades
� Realiza downloads em paralelo
Artifícios do KaZaA
2: Camada de Aplicação 85
Programação com sockets
API Sockets Ø apareceu no BSD4.1 UNIX
em 1981Ø são explicitamente criados,
usados e liberados por aplsØ paradigma cliente/servidorØ dois tipos de serviço de
transporte via API Socketsü datagrama não confiável ü fluxo de bytes, confiável
uma interface (uma “porta”), local ao
hospedeiro, criada por e pertencente à aplicação, e
controlado pelo SO, através da qual um
processo de aplicação pode tanto enviar como receber mensagens
para/de outro processo de aplicação
(remoto ou local)
socket
Meta: aprender a construir aplicações cliente/servidor que se comunicam usando sockets
2: Camada de Aplicação 86
Programação com sockets usando TCP
Socket: uma porta entre o processo de aplicação e um protocolo de transporte fim-a-fim (UDP ou TCP)
Serviço TCP: transferência confiável de bytes de um processo para outro
processo
TCP combuffers,variáveis
socket
controlado peloprogramador de
aplicação
controladopelo sistemaoperacional
estação ouservidor
processo
TCP combuffers,variáveis
socket
controlado peloprogramador deaplicação
controladopelo sistemaoperacional
estação ouservidor
internet
2: Camada de Aplicação 87
Cliente deve contactar servidorØ processo servidor deve antes
estar em execuçãoØ servidor deve antes ter
criado socket (porta) que aguarda contato do cliente
Cliente contacta servidor para:Ø criar socket TCP local ao
clienteØ especificar endereço IP,
número de porta do processo servidor
Ø Quando cliente cria socket: TCP do cliente estabelece conexão com TCP do servidor
Ø Quando contatado pelo cliente, o TCP do servidor cria socket novopara que o processo servidor possa se comunicar com o cliente
ü permite que o servidor converse com múltiplos clientes
TCP provê transferência confiável, ordenada de bytes
(“pipe”) entre cliente e servidor
ponto de vista da aplicação
Programação com sockets usando TCP
2: Camada de Aplicação 88
Comunicação entre sockets
2: Camada de Aplicação 89
Exemplo de aplicação cliente-servidor
Ø cliente lê linha da entrada padrão (fluxo doUsuário), envia para servidor via socket(fluxo paraServidor)
Ø servidor lê linha do socketØ servidor converte linha para
letras maiúsculas, devolve para o cliente
Ø cliente lê linha modificada do socket (fluxo doServidor), imprime-a d
o U
suário
para rede da rede
para
Serv
idor
doU
suário
teclado monitor
Process
clientSocket
TCPsocket
fluxo de entrada: seqüência de bytespara dentro do processofluxo de saída:
seqüência de bytes para fora do processo
processocliente
TCP socketcliente
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
Cliente
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
Cliente
cria socket,abre conexão a nomeHosp, porta=xsocketCliente =
Socket()
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
Cliente
cria socket,abre conexão a nomeHosp, porta=xsocketCliente =
Socket()
TCP setup da conexão
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
Cliente
cria socket,abre conexão a nomeHosp, porta=xsocketCliente =
Socket()
TCP setup da conexão
Envia pedido usandosocketCliente
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
Cliente
cria socket,abre conexão a nomeHosp, porta=xsocketCliente =
Socket()
TCP setup da conexão
Envia pedido usandosocketClientelê pedido de
socketConexão
escreve resposta para socketConexão
2: Camada de Aplicação 90
Interações cliente/servidor usando o TCP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
receber pedido:socketRecepção =
ServerSocket ()
aguarda chegada de pedido de conexãosocketConexão =socketRecepção.accept()
Cliente
cria socket,abre conexão a nomeHosp, porta=xsocketCliente =
Socket()
TCP setup da conexão
Envia pedido usandosocketClientelê pedido de
socketConexão
escreve resposta para socketConexão
fechasocketConexão
lê resposta desocketCliente
fechasocketCliente
Envia pedido usandosocketClientelê pedido de
socketConexão
escreve resposta para socketConexão
TCP setup da conexão
2: Camada de Aplicação 91
Exemplo: cliente Java (TCP)
import java.io.*;
import java.net.*;
class ClienteTCP {
public static void main(String argv[]) throws Exception
{
String frase;
String fraseModificada;
BufferedReader doUsuario =
new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
Socket socketCliente = new Socket(”nomeHosp", 6789);
DataOutputStream paraServidor =
new DataOutputStream(socketCliente.getOutputStream());
Criafluxo de entrada
Criasocket de cliente,
conexão ao servidorCria
fluxo de saídaligado ao socket
2: Camada de Aplicação 92
Exemplo: cliente Java (TCP), cont.
BufferedReader doServidor =
new BufferedReader(new
InputStreamReader(socketCliente.getInputStream()));
frase = doUsuario.readLine();
paraServidor.writeBytes(frase + '\n');
fraseModificada = doServidor.readLine();
System.out.println(”Do Servidor: " + fraseModificada);
socketCliente.close();
}
}
Criafluxo de entradaligado ao socket
Envia linhaao servidor
Lê linhado servidor
2: Camada de Aplicação 93
Exemplo: servidor Java (TCP)import java.io.*;
import java.net.*;
class servidorTCP {
public static void main(String argv[]) throws Exception
{
String fraseCliente; StringfFraseMaiusculas;
ServerSocket socketRecepcao = new ServerSocket(6789);
while(true) {
Socket socketConexao = socketRecepcao.accept();
BufferedReader doCliente =
new BufferedReader(newInputStreamReader(socketConexao.getInputStream()));
Cria socketpara recepçãona porta 6789
Aguarda, no socketpara recepção, o
contato do cliente
Cria fluxo deentrada, ligado
ao socket
2: Camada de Aplicação 94
Exemplo: servidor Java (TCP), cont
DataOutputStream paraCliente =
new DataOutputStream(socketConexão.getOutputStream());
fraseCliente= doCliente.readLine();
fraseEmMaiusculas= fraseCliente.toUpperCase() + '\n';
paraClient.writeBytes(fraseEmMaiusculas);
}
}
}
Lê linhado socket
Cria fluxode saída, ligado
ao socket
Escreve linhaao socket
Final do laço while,volta ao início e aguardaconexão de outro cliente
2: Camada de Aplicação 95
Programação com sockets usando UDP
UDP: não tem “conexão” entre cliente e servidor
Ø não tem “handshaking”Ø remetente coloca
explicitamente endereço IP e porta do destino
Ø servidor deve extrair endereço IP, porta do remetente do datagramarecebido
UDP: dados transmitidos podem ser recebidos fora de ordem, ou perdidos
UDP provê transferência não confiável de grupos de bytes (“datagramas”) entre cliente e servidor
ponto de vista da aplicação
2: Camada de Aplicação 96
Interações cliente/servidor usando o UDP
Servidor (executa em nomeHosp)
2: Camada de Aplicação 96
Interações cliente/servidor usando o UDP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
pedido que chega:socketServidor =DatagramSocket()
lê pedido dosocketServidor
2: Camada de Aplicação 96
Interações cliente/servidor usando o UDP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
pedido que chega:socketServidor =DatagramSocket()
lê pedido dosocketServidor
cria socket,
socketCliente =DatagramSocket()
Cliente
cria, endereça (nomeHosp, porta=x,
envia pedido em datagramausando socketCliente
2: Camada de Aplicação 96
Interações cliente/servidor usando o UDP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
pedido que chega:socketServidor =DatagramSocket()
lê pedido dosocketServidor
cria socket,
socketCliente =DatagramSocket()
Cliente
cria, endereça (nomeHosp, porta=x,
envia pedido em datagramausando socketCliente
lê resposa dosocketCliente
2: Camada de Aplicação 96
Interações cliente/servidor usando o UDP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
pedido que chega:socketServidor =DatagramSocket()
lê pedido dosocketServidor
cria socket,
socketCliente =DatagramSocket()
Cliente
cria, endereça (nomeHosp, porta=x,
envia pedido em datagramausando socketCliente
lê resposa dosocketCliente
escreve resposta ao socketServidorespecificando endereçoIP, número de porta do cliente
2: Camada de Aplicação 96
Interações cliente/servidor usando o UDP
Servidor (executa em nomeHosp)
cria socket,porta=x, para
pedido que chega:socketServidor =DatagramSocket()
lê pedido dosocketServidor
cria socket,
socketCliente =DatagramSocket()
Cliente
cria, endereça (nomeHosp, porta=x,
envia pedido em datagramausando socketCliente
lê resposa dosocketCliente
escreve resposta ao socketServidorespecificando endereçoIP, número de porta do cliente fecha
socketCliente
lê resposa dosocketCliente
cria, endereça (nomeHosp
envia pedido em datagramausando socketCliente
lê pedido dosocketServidor
escreve resposta ao socketServidorespecificando endereçoIP, número de porta do cliente
2: Camada de Aplicação 97
Cliente UDP
2: Camada de Aplicação 98
Exemplo: cliente Java (UDP)
envia
Packet
para rede da rede
recebeP
acket
doU
suário
teclado monitor
Process
clientSocket
pacote
UDP
fluxode entrada
pacote
UDP
UDPsocket
Saída: envia pacote(TCP envia “byte stream”)
Entrada: recebepacote (TCP recebe“byte stream”)
processocliente
socket UDP cliente
2: Camada de Aplicação 99
Exemplo: cliente Java (UDP)
import java.io.*;
import java.net.*;
class clienteUDP {
public static void main(String args[]) throws Exception {
BufferedReader do Usuario=
new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
DatagramSocket socketCliente = new DatagramSocket();
InetAddress IPAddress = InetAddress.getByName(”nomeHosp");
byte[] sendData = new byte[1024];
byte[] receiveData = new byte[1024];
String frase = doUsuario.readLine();
sendData = frase.getBytes();
Criafluxo de entrada
Cria socket de cliente
Traduz nome de hospedeiro ao endereço IP usando DNS
2: Camada de Aplicação 100
Exemplo: cliente Java (UDP) cont.
DatagramPacket pacoteEnviado =
new DatagramPacket(dadosEnvio, dadosEnvio.length,
IPAddress, 9876);
socketCliente.send(pacoteEnviado);
DatagramPacket pacoteRecebido =
new DatagramPacket(dadosRecebidos, dadosRecebidos.length);
socketCliente.receive(pacoteRecebido);
String fraseModificada = new String(pacoteRecebido.getData());
System.out.println(”Do Servidor:" + fraseModificada);
socketCliente.close();
}
}
Cria datagrama com dados para enviar,
comprimento, endereço IP, porta
Envia datagramaao servidor
Lê datagramado servidor
2: Camada de Aplicação 101
Servidor UDP
2: Camada de Aplicação 102
Exemplo: servidor Java (UDP)
import java.io.*;
import java.net.*;
class servidorUDP {
public static void main(String args[]) throws Exception
{
DatagramSocket socketServidor = new DatagramSocket(9876);
byte[] dadosRecebidos = new byte[1024];
byte[] dadosEnviados = new byte[1024];
while(true)
{
DatagramPacket pacoteRecebido =
new DatagramPacket(dadosRecebidos, dadosRecebidos.length);
socketServidor.receive(pacoteRecebido);
Cria socketpara datagramas
na porta 9876
Aloca memória parareceber datagrama
Recebedatagrama
2: Camada de Aplicação 103
Exemplo: servidor Java (UDP), contString frase = new String(pacoteRecebido.getData());
InetAddress IPAddress = pacoteRecebido.getAddress();
int porta = pacoteRecebido.getPort();
String fraseEmMaiusculas = frase.toUpperCase();
dadosEnviados = fraseEmMaiusculas.getBytes();
DatagramPacket pacoteEnviado =
new DatagramPacket(dadosEnviados,
dadosEnviados.length, IPAddress, porta);
socketServidor.send(pacoteEnviado);
}
}
}
Obtém endereço IP, no. de portado remetente
Escrevedatagramano socket
Fim do laço while,volta ao início e aguardachegar outro datagrama
Cria datagrama p/enviar ao cliente
2: Camada de Aplicação 104
Servidor Web Simples
Ø Funções do servidor Web:ü Trata apenas um pedido HTTP por vezü Aceita e examina o pedido HTTPü Recupera o arquivo pedido do sistema de arquivos do servidor
ü Cria uma mensagem de resposta HTTP consistindo do arquivo solicitado precedido por linhas de cabeçalho
ü Envia a resposta diretamente ao clienteü Depois de criado o servidor, pode-se requisitarum arquivo utilizando um browser;
2: Camada de Aplicação 105
Servidor Web Simplesimport java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
class WebServer {
public static void main(String argv[]) throws Exception
{
String requestMessageLine;
String fileName;
ServerSocket listenSocket = new ServerSocket(6789);
Socket connectionSocket = listenSocket.accept();
BufferedReader inFromClient =new BufferedReader(new InputStreamReader(
connectionSocket.getInputStream()));
DataOutputStream outToClient =new DataOutputStream(
connectionSocket.getOutputStream());
Contém a classe StringTokenizer que éusada para examinar
o pedido
Aguarda conexãodo cliente
Primeira linha da mensagemde pedido HTTP e
Nome do arquivo solicitado
Cria fluxo de Entrada
Cria fluxo de Saída
2: Camada de Aplicação 106
Servidor Web Simples, cont
requestMessageLine = inFromClient.readLine();
StringTokenizer tokenizedLine =
new StringTokenizer(requestMessageLine);
if (tokenizedLine.nextToken().equals("GET")){fileName = tokenizedLine.nextToken();
if (fileName.startsWith("/") == true )
fileName = fileName.substring(1);
File file = new File(fileName);
int numOfBytes = (int) file.length();
FileInputStream inFile = new FileInputStream (
fileName);
byte[] fileInBytes = new byte[];
inFile.read(fileInBytes);
Lê a primeira linha dopedido HTTP que deveriater o seguinte formato:
GET file_name HTTP/1.0
Examina a primeira linha da mensagem para extrair
o nome do arquivo
Associa o fluxo inFile
ao arquivo fileName
Determina o tamanho doarquivo e constrói um vetorde bytes do mesmo tamanho
2: Camada de Aplicação 107
Servidor Web Simples, cont
outToClient.writeBytes(
"HTTP/1.0 200 Document Follows\r\n");
if (fileName.endsWith(".jpg"))
outToClient.writeBytes("Content-Type: image/jpeg\r\n");
if (fileName.endsWith(".gif"))
outToClient.writeBytes("Content-Type:
image/gif\r\n");outToClient.writeBytes("Content-Length: " + numOfBytes +
"\r\n");
outToClient.writeBytes("\r\n");
outToClient.write(fileInBytes, 0, numOfBytes);
connectionSocket.close();
}
else System.out.println("Bad Request Message");}
}
Transmissão do cabeçalho da resposta
HTTP.
Inicia a construção damensagem de resposta
2: Camada de Aplicação 108
Programação de Sockets: referências
Tutorial sobre linguagem C (audio/slides):Ø “Unix Network Programming” (J. Kurose),http://manic.cs.umass.edu.
Tutoriais sobre Java:Ø “Socket Programming in Java: a tutorial,”
http://www.javaworld.com/javaworld/jw-12-1996/jw-12-sockets.html
2: Camada de Aplicação 109
Capítulo 2: Resumo
Ø Requisitos do serviço de aplicação:
ü confiabilidade, banda, retardo
Ø paradigma cliente-servidor Ø modelo de serviço do
transporte ü orientado a conexão,
confiável da Internet: TCPü não confiável, datagramas:
UDP
Terminamos nosso estudo de aplicações de rede!Ø Protocolos específicos:
ü httpü ftpü smtp, pop3, imapü dns
Ø programação c/ socketsü implementação
cliente/servidorü usando sockets tcp, udp
Ø Distribuição de conteúdo:ü cachesü P2P
2: Camada de Aplicação 110
Capítulo 2: Resumo
Ø troca típica de mensagens pedido/resposta:
ü cliente solicita info ou serviçoü servidor responde com dados,
código de statusØ formatos de mensagens:
ü cabeçalhos: campos com infosobre dados (metadados)
ü dados: info sendo comunicada
Mais importante: aprendemos sobre protocolos
Ø msgs de controle X dadosü na banda, fora da banda
Ø centralizado X descentralizado Ø s/ estado X c/ estadoØ transferência de msgs
confiável X não confiável Ø “complexidade na borda da
rede”Ø segurança: autenticação
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