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2a: Camada de Aplicação1 Capítulo 2: Camada de Aplicação Metas do capítulo: r aspectos conceituais e de implementação de protocolos de aplicação em redes.

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1 2a: Camada de Aplicação1 Capítulo 2: Camada de Aplicação Metas do capítulo: r aspectos conceituais e de implementação de protocolos de aplicação em redes m modelos de serviço da camada de transporte m paradigma cliente servidor m paradigma peer-to- peer r aprenda sobre protocolos através do estudo de protocolos populares da camada de aplicação Mais metas do capítulo r protocolos específicos: m HTTP m FTP m SMTP/ POP3/ IMAP m DNS r a programação de aplicações de rede m programação usando a API de sockets

2 2a: Camada de Aplicação2 Roteiro do Capítulo 2 r 2.1 Princípios dos protocolos da camada de aplicação m clientes e servidores m requisitos das aplicações r 2.2 Web e HTTP r 2.3 FTP r 2.4 Correio Eletrônico m SMTP, POP3, IMAP r 2.5 DNS r 2.6 Programação de Sockets com TCP r 2.7 Programação de Sockets com UDP r 2.8 Construindo um servidor Web r 2.9 Distribuição de conteúdo m Cache Web na rede m Redes de distribuição de conteúdo m Compartilhamento de arquivos P2P

3 2a: Camada de Aplicação3 Aplicações de rede: algum jargão r Um processo é um programa que executa num hospedeiro. r 2 processos no mesmo hospedeiro se comunicam usando comunicação entre processos definida pelo sistema operacional (SO). r 2 processos em hospedeiros distintos se comunicam usando um protocolo da camada de aplicação. r Um agente de usuário (UA) é uma interface entre o usuário acima e a rede abaixo. m Implementa o protocolo da camada de aplicação m WWW: browser m Correio: leitor/compositor de mensagens m streaming de áudio/vídeo: tocador de mídia

4 2a: Camada de Aplicação4 Aplicações e protocolos da camada de aplicação Aplicação: processos distribuídos em comunicação m p.ex., correio, Web, compartilhamento de arquivos P2P, mensagens instantâneas m executam em hospedeiros no espaço de usuário m trocam mensagens para implementar a aplicação Protocolos da camada de aplicação m uma parte da aplicação m define mensagens trocadas por apls e ações tomadas m usam serviços providos por protocolos da camada inferior (TCP, UDP) aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física

5 2a: Camada de Aplicação5 Os protocolos da camada de aplicação definem r Tipos de mensagens trocadas, ex. mensagens de pedido e resposta r Sintaxe dos tipos das mensagens: campos presentes nas mensagens e como são identificados r Semântica dos campos, i.e., significado da informação nos campos r Regras para quando os processos enviam e respondem às mensagens Protocolos de domínio público: r definidos em RFCs r Permitem a interoperação r ex, HTTP e SMTP Protocolos proprietários: r Ex., KaZaA

6 2a: Camada de Aplicação6 Paradigma cliente-servidor (C-S) Apl. de rede típica tem duas partes: cliente e servidor aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física Cliente: r inicia contato com o servidor (fala primeiro) r tipicamente solicita serviço do servidor r para WWW, cliente implementado no browser; para correio no leitor de mensagens Servidor: r provê ao cliente o serviço requisitado r p.ex., servidor WWW envia página solicitada; servidor de correio entrega mensagens pedido resposta

7 2a: Camada de Aplicação7 Comunicação entre processos através da rede r Os processos enviam/ recebem mensagens para/ dos seus sockets r Um socket é análogo a uma porta m Processo transmissor envia a mensagem através da porta m O processo transmissor assume a existência da infra- estrutura de transporte no outro lado da porta que faz com que a mensagem chegue ao socket do processo receptor processo TCP com buffers, variáveis socket host ou servidor processo TCP com buffers, variáveis socket host ou servidor Internet controlado pelo SO controlado pelo desenvolvedor da aplicação r API: (1) escolha do protocolo de transporte; (2) habilidade para fixar alguns parâmetros (mais sobre isto posteriormente)

8 2a: Camada de Aplicação8 Endereçando os processos: r Para que um processo receba mensagens ele deve possuir um identificador r Cada host possui um endereço IP único de 32 bits r P: o endereço IP do host no qual o processo está sendo executado é suficiente para identificar o processo? r Resposta: Não, muitos processos podem estar executando no mesmo host r O identificador inclui tanto o endereço IP quanto os números das portas associadas com o processo no host. r Exemplo de números de portas: m Servidor HTTP: 80 m Servidor de Correio: 25 r Mais sobre isto posteriormente.

9 2a: Camada de Aplicação9 De que serviço de transporte uma aplicação precisa? Perda de dados r algumas apls (p.ex. áudio) podem tolerar algumas perdas r outras (p.ex., transf. de arquivos, telnet) requerem transferência 100% confiável Temporização r algumas apls (p.ex., telefonia Internet, jogos interativos) requerem baixo retardo para serem viáveis Largura de banda r algumas apls (p.ex., multimídia) requerem quantia mínima de banda para serem viáveis r outras apls (apls elásticas) conseguem usar qq quantia de banda disponível

10 2a: Camada de Aplicação10 Requisitos do serviço de transporte de apls comuns Aplicação transferência de arqs correio documentos WWW áudio/vídeo de tempo real áudio/vídeo gravado jogos interativos apls financeiras Perdas sem perdas tolerante sem perdas Banda elástica áudio: 5Kb-1Mb vídeo:10Kb-5Mb como anterior > alguns Kbps elástica Sensibilidade temporal não sim, 100s mseg sim, alguns segs sim, 100s mseg sim e não

11 2a: Camada de Aplicação11 Serviços providos por protocolos de transporte Internet Serviço TCP: r orientado a conexão: inicialização requerida entre cliente e servidor r transporte confiável entre processos remetente e receptor r controle de fluxo: remetente não vai afogar receptor r controle de congestionamento: estrangular remetente quando a rede estiver carregada r não provê: garantias temporais ou de banda mínima Serviço UDP: r transferência de dados não confiável entre processos remetente e receptor r não provê: estabelecimento da conexão, confiabilidade, controle de fluxo, controle de congestionamento, garantias temporais ou de banda mínima P: Qual é o interesse em ter um UDP?

12 2a: Camada de Aplicação12 Apls Internet: seus protocolos e seus protocolos de transporte Aplicação correio eletrônico accesso terminal remoto WWW transferência de arquivos streaming multimídia servidor de arquivo remoto telefonia Internet Protocolo da camada de apl SMTP [RFC 2821] telnet [RFC 854] HTTP [RFC 2616] ftp [RFC 959] proprietário (p.ex. RealNetworks) NSF proprietário (p.ex., Dialpad) Protocolo de transporte usado TCP TCP ou UDP tipicamente UDP

13 2a: Camada de Aplicação13 Roteiro do Capítulo 2 r 2.1 Princípios dos protocolos da camada de aplicação m clientes e servidores m requisitos das aplicações r 2.2 Web e HTTP r 2.3 FTP r 2.4 Correio Eletrônico m SMTP, POP3, IMAP r 2.5 DNS r 2.6 Programação de Sockets com TCP r 2.7 Programação de Sockets com UDP r 2.8 Construindo um servidor Web r 2.9 Distribuição de conteúdo m Cache Web na rede m Redes de distribuição de conteúdo m Compartilhamento de arquivos P2P

14 2a: Camada de Aplicação14 WWW: algum jargão r Página WWW: m consiste de objetos m endereçada por uma URL r Quase todas as páginas WWW consistem de: m página base HTML, e m vários objetos referenciados. r URL tem duas partes: nome de hospedeiro, e nome de caminho: r Agente de usuário para WWW se chama de browser: m MS Internet Explorer m Netscape Communicator r Servidor para WWW se chama servidor WWW: m Apache (domínio público) m MS Internet Information Server (IIS)

15 2a: Camada de Aplicação15 WWW: o protocolo HTTP HTTP: hypertext transfer protocol r protocolo da camada de aplicação para WWW r modelo cliente/servidor m cliente: browser que pede, recebe, visualiza objetos WWW m servidor: servidor WWW envia objetos em resposta a pedidos r http1.0: RFC 1945 r http1.1: RFC 2068 PC executa Explorer Servidor executando servidor WWW do NCSA Mac executa Navigator pedido http resposta http

16 2a: Camada de Aplicação16 Mais sobre o protocolo HTTP Usa serviço de transporte TCP: r cliente inicia conexão TCP (cria socket) ao servidor, porta 80 r servidor aceita conexão TCP do cliente r mensagens HTTP (mensagens do protocolo da camada de apl) trocadas entre browser (cliente HTTP) e servidor Web (servidor HTTP) r encerra conexão TCP HTTP é sem estado r servidor não mantém informação sobre pedidos anteriores do cliente Protocolos que mantêm estado são complexos! r história passada (estado) tem que ser guardada r Caso caia servidor/cliente, suas visões do estado podem ser inconsistentes, devem ser reconciliadas Nota

17 2a: Camada de Aplicação17 Conexões HTTP HTTP não persistente r No máximo um objeto é enviado numa conexão TCP. r HTTP/1.0 usa o HTTP não persistente HTTP persistente r Múltiplos objetos podem ser enviados sobre uma única conexão TCP entre cliente e servidor. r HTTP/1.1 usa conexões persistentes no seu modo default

18 2a: Camada de Aplicação18 Exemplo de HTTP não persistente Supomos que usuário digita a URL 1a. Cliente http inicia conexão TCP a servidor http (processo) a Porta 80 é padrão para servidor http. 2. cliente http envia mensagem de pedido de http (contendo URL) através do socket da conexão TCP 1b. servidor http no hospedeiro espera por conexão TCP na porta 80. aceita conexão, avisando ao cliente 3. servidor http recebe mensagem de pedido, formula mensagem de resposta contendo objeto solicitado ( algumDepartmento/inicial.index ), envia mensagem via socket tempo (contém texto, referências a 10 imagens jpeg)

19 2a: Camada de Aplicação19 Exemplo de HTTP não persistente (cont.) 5. cliente http recebe mensagem de resposta contendo arquivo html, visualiza html. Analisando arquivo html, encontra 10 objetos jpeg referenciados 6. Passos 1 a 5 repetidos para cada um dos 10 objetos jpeg 4. servidor http encerra conexão TCP. tempo

20 2a: Camada de Aplicação20 Modelagem do tempo de resposta Definição de RTT (Round Trip Time): intervalo de tempo entre a ida e a volta de um pequeno pacote entre um cliente e um servidor. Tempo de resposta: r um RTT para iniciar a conexão TCP r um RTT para o pedido HTTP e o retorno dos primeiros bytes da resposta HTTP r tempo de transmissão do arquivo total = 2RTT+tempo de transmissão tempo para transmitir o arquivo Inicia a conexão TCP RTT solicita arquivo RTT arquivo recebido tempo

21 2a: Camada de Aplicação21 HTTP persistente Problemas com o HTTP não persistente: r requer 2 RTTs para cada objeto r SO aloca recursos do host para cada conexão TCP r os browsers freqüentemente abrem conexões TCP paralelas para recuperar os objetos referenciados HTTP persistente r o servidor deixa a conexão aberta após enviar a resposta r mensagens HTTP seguintes entre o mesmo cliente/servidor são enviadas nesta conexão Persistente sem pipelining: r o cliente envia um novo pedido apenas quando a resposta anterior tiver sido recebida r um RTT para cada objeto referenciado Persistente com pipelining: r default no HTTP/1.1 r o cliente envia os pedidos logo que encontra um objeto referenciado r pode ser necessário apenas um RTT para todos os objetos referenciados

22 2a: Camada de Aplicação22 mensagem de pedido HTTP: formato geral

23 2a: Camada de Aplicação23 Formulários e interação bidirecional r Formulários transmitem informação do cliente ao servidor r HTTP permite enviar formulários ao servidor r Resposta enviada como página HTML dinâmica r Formulários processados usando scripts CGI (programas que executam no servidor WWW) m CGI - Common Gateway Interface m scripts CGI escondem acesso a diferentes serviços m servidor WWW atua como gateway universal cliente WWW servidor WWW Sistema de informação GET/POST formulário resposta: HTML

24 2a: Camada de Aplicação24 formato de mensagem HTTP: pedido r Dois tipos de mensagem HTTP: pedido, resposta r mensagem de pedido HTTP: m 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 do cabeçalho Carriage return, line feed indicam fim de mensagem

25 2a: Camada de Aplicação25 formato de mensagem HTTP: resposta HTTP/ OK Date: Thu, 06 Aug :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 de cabeçalho dados, p.ex., arquivo html solicitado

26 2a: Camada de Aplicação26 códigos de status da resposta HTTP 200 OK m sucesso, objeto pedido segue mais adiante nesta mensagem 301 Moved Permanently m objeto pedido mudou de lugar, nova localização especificado mais adiante nesta mensagem (Location:) 400 Bad Request m mensagem de pedido não entendida pelo servidor 404 Not Found m documento pedido não se encontra neste servidor 505 HTTP Version Not Supported m versão de http do pedido não usada por este servidor Na primeira linha da mensagem de resposta servidor->cliente. Alguns códigos típicos:

27 2a: Camada de Aplicação27 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 Qualquer coisa digitada é enviada para a porta 80 do telnet Digite um pedido GET HTTP: GET /~michael/index.html HTTP/1.0 Digitando isto (deve teclar ENTER duas vezes), está enviando este pedido GET mínimo (porém completo) ao servidor http 3. Examine a mensagem de resposta enviada pelo servidor HTTP !

28 2a: Camada de Aplicação28 HTML (HyperText Markup Language) r HTML: uma linguagem simples para hipertexto m começou como versão simples de SGML m construção básica: cadeias de texto anotadas r Construtores de formato operam sobre cadeias m.. bold (negrito) m..título centrado.. m.. r vários formatos m listas de bullets, listas ordenadas, listas de definição m tabelas m frames

29 2a: Camada de Aplicação29 Cookies: manutenção do estado Muitos dos principais sítios Web usam cookies Quatro componentes: 1) linha de cabeçalho do cookie na mensagem de resposta HTTP 2) linha de cabeçalho do cookie na mensagem de pedido HTTP 3) arquivo do cookie mantido no host do usuário e gerenciado pelo browser do usuário 4) BD de retaguarda no sítio Web Exemplo: m Suzana acessa a Internet sempre do mesmo PC m Ela visita um sítio específico de comércio eletrônico pela primeira vez m Quando os pedidos iniciais HTTP chegam no sítio, o sítio cria uma ID única e cria uma entrada para a ID no BD de retaguarda

30 2a: Camada de Aplicação30 Cookies (continuação) O que os cookies podem obter: r autorização r carrinhos de compra r sugestões r estado da sessão do usuário (Webmail) Cookies e privacidade: r cookies permitem que os sítios aprendam muito sobre você r você pode fornecer nome e para os sítios r mecanismos de busca usam redirecionamen-to e cookies para aprender ainda mais r companhias de propaganda obtêm infos a partir dos sítios nota

31 2a: Camada de Aplicação31 Roteiro do Capítulo 2 r 2.1 Princípios dos protocolos da camada de aplicação m clientes e servidores m requisitos das aplicações r 2.2 Web e HTTP r 2.3 FTP r 2.4 Correio Eletrônico m SMTP, POP3, IMAP r 2.5 DNS r 2.6 Programação de Sockets com TCP r 2.7 Programação de Sockets com UDP r 2.8 Construindo um servidor Web r 2.9 Distribuição de conteúdo m Cache Web na rede m Redes de distribuição de conteúdo m Compartilhamento de arquivos P2P

32 2a: Camada de Aplicação32 ftp: o protocolo de transferência de arquivos r transferir arquivo de/para hospedeiro remoto r modelo cliente/servidor m cliente: lado que inicia transferência (pode ser de ou para o sistema remoto) m servidor: hospedeiro remoto r ftp: RFC 959 r servidor ftp: porta 21 transferência do arquivo FTP servidor Interface do usuário FTP cliente FTP sistema de arquivos local sistema de arquivos remoto usuário na estação

33 2a: Camada de Aplicação33 FTP: conexões separadas p/ controle, dados r cliente FTP contata servidor FTP na porta 21, especificando o TCP como protocolo de transporte r O cliente obtém autorização através da conexão de controle r O cliente consulta o diretório remoto enviando comandos através da conexão de controle r Quando o servidor recebe um comando para a transferência de um arquivo, ele abre uma conexão de dados TCP para o cliente r Após a transmissão de um arquivo o servidor fecha a conexão r O servidor abre uma segunda conexão TCP para transferir outro arquivo r Conexão de controle: fora da faixa r Servidor FTP mantém o estado: diretório atual, autenticação anterior cliente FTP servidor FTP conexão de controle TCP, porta 21 conexão de dados TCP, porta 20

34 2a: Camada de Aplicação34 ftp: comandos, respostas Comandos típicos: r enviados em texto ASCII pelo canal de controle USER nome PASS senha LIST devolve lista de arquivos no diretório atual RETR arquivo recupera (lê) arquivo remoto STOR arquivo armazena (escreve) arquivo no hospedeiro remoto Códigos de retorno típicos r código e frase de status (como para http) r 331 Username OK, password required r 125 data connection already open; transfer starting r 425 Cant open data connection r 452 Error writing file

35 2a: Camada de Aplicação35 Roteiro do Capítulo 2 r 2.1 Princípios dos protocolos da camada de aplicação m clientes e servidores m requisitos das aplicações r 2.2 Web e HTTP r 2.3 FTP r 2.4 Correio Eletrônico m SMTP, POP3, IMAP r 2.5 DNS r 2.6 Programação de Sockets com TCP r 2.7 Programação de Sockets com UDP r 2.8 Construindo um servidor Web r 2.9 Distribuição de conteúdo m Cache Web na rede m Redes de distribuição de conteúdo m Compartilhamento de arquivos P2P

36 2a: Camada de Aplicação36 Correio Eletrônico Três grandes componentes: r agentes de usuário (UA) r servidores de correio r simple mail transfer protocol: smtp Agente de Usuário r a.k.a. leitor de correio r compor, editar, ler mensagens de correio r p.ex., Eudora, Outlook, elm, Netscape Messenger r mensagens de saída e chegando são armazenadas no servidor caixa de correio do usuário fila de mensagens de saída agente de usuário servidor de correio agente de usuário SMTP agente de usuário servidor de correio

37 2a: Camada de Aplicação37 Correio Eletrônico: servidores de correio Servidores de correio r caixa de correio contém mensagens de chegada (ainda não lidas) p/ usuário r fila de mensagens contém mensagens de saída (a serem enviadas) r protocolo SMTP entre servidores de correio para transferir mensagens de correio m cliente: servidor de correio que envia m servidor: servidor de correio que recebe servidor de correio agente de usuário SMTP agente de usuário servidor de correio

38 2a: Camada de Aplicação38 Correio Eletrônico: SMTP [RFC 2821] r usa tcp para a transferência confiável de msgs do correio do cliente ao servidor, porta 25 r transferência direta: servidor remetente ao servidor receptor r três fases da transferência m handshaking (cumprimento) m transferência das mensagens m encerramento r interação comando/resposta m comandos: texto ASCII m resposta: código e frase de status r mensagens precisam ser em ASCII de 7-bits

39 2a: Camada de Aplicação39 Cenário: Alice envia uma msg para Bob 1) Alice usa o UA para compor uma mensagem para 2) O UA de Alice envia a mensagem para o seu servidor de correio; a mensagem é colocada na fila de mensagens 3) O lado cliente do SMTP abre uma conexão TCP com o servidor de correio de Bob 4) O cliente SMTP envia a mensagem de Alice através da conexão TCP 5) O servidor de correio de Bob coloca a mensagem na caixa de entrada de Bob 6) Bob chama o seu UA para ler a mensagem user agent mail server mail server user agent

40 2a: Camada de Aplicação40 Interação SMTP típica S: 220 doces.br C: HELO consumidor.br S: 250 Hello consumidor.br, pleased to meet you C: MAIL FROM: S: 250 Sender ok C: RCPT TO: S: 250 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

41 2a: Camada de Aplicação41 Experimente uma interação SMTP: telnet nomedoservidor 25 r veja resposta 220 do servidor r entre comandos HELO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA, QUIT estes comandos permitem que você envie correio sem usar um cliente (leitor de correio)

42 2a: Camada de Aplicação42 SMTP: últimas palavras r SMTP usa conexões persistentes r SMTP requer que a mensagem (cabeçalho e corpo) sejam em ascii de 7-bits 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) servidor SMTP usa CRLF.CRLF para reconhecer o final da mensagem Comparação com HTTP r HTTP: pull (puxar) r push (empurrar) r ambos têm interação comando/resposta, códigos de status em ASCII r HTTP: cada objeto é encapsulado em sua própria mensagem de resposta r SMTP: múltiplos objetos de mensagem enviados numa mensagem de múltiplas partes

43 2a: Camada de Aplicação43 Formato de uma mensagem SMTP: protocolo para trocar msgs de correio RFC 822: padrão para formato de mensagem de texto: r linhas de cabeçalho, p.ex., m To: m From: m Subject: diferentes dos comandos de smtp! r corpo m a mensagem, somente de caracteres ASCII cabeçalho corpo linha em branco

44 2a: Camada de Aplicação44 Protocolos de acesso ao correio r SMTP: entrega/armazenamento no servidor do receptor r protocolo de accesso ao correio: recupera do servidor m POP: Post Office Protocol [RFC 1939] autorização (agente servidor) e transferência m IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730] mais comandos (mais complexo) manuseio de msgs armazenadas no servidor m HTTP: Hotmail, Yahoo! Mail, Webmail, etc. servidor de correio do remetente SMTP POP3 ou IMAP servidor de correio do receptor agente de usuário

45 2a: Camada de Aplicação45 Protocolo POP3 fase de autorização r comandos do cliente: user: declara nome pass: senha r servidor responde m +OK -ERR fase de transação, cliente: list: lista números das msgs retr: recupera msg por número dele: apaga msg r quit C: list S: S: 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

46 2a: Camada de Aplicação46 POP3 (mais) e IMAP Mais sobre o POP3 r O exemplo anterior usa o modo download e delete. r Bob não pode reler as mensagens se mudar de cliente rDownload-e-mantenha: copia as mensagens em clientes diferentes r POP3 não mantém estado entre conexões IMAP r Mantém todas as mensagens num único lugar: o servidor r Permite ao usuário organizar as mensagens em pastas r O IMAP mantém o estado do usuário entre sessões: m nomes das pastas e mapeamentos entre as IDs das mensagens e o nome da pasta

47 2a: Camada de Aplicação47 Roteiro do Capítulo 2 r 2.1 Princípios dos protocolos da camada de aplicação m clientes e servidores m requisitos das aplicações r 2.2 Web e HTTP r 2.3 FTP r 2.4 Correio Eletrônico m SMTP, POP3, IMAP r 2.5 DNS r 2.6 Programação de Sockets com TCP r 2.7 Programação de Sockets com UDP r 2.8 Construindo um servidor Web r 2.9 Distribuição de conteúdo m Cache Web na rede m Redes de distribuição de conteúdo m Compartilhamento de arquivos P2P

48 2a: Camada de Aplicação48 DNS: Domain Name System Pessoas: muitos identificadores: m CPF, nome, no. da Identidade hospedeiros, roteadores Internet : m endereço IP (32 bit) - usado p/ endereçar datagramas m nome, ex., jambo.ic.uff.br - usado por gente P: como mapear entre nome e endereço IP? Domain Name System: r base de dados distribuída implementada na hierarquia de muitos servidores de nomes r protocolo de camada de aplicação permite que hospedeiros, roteadores, servidores de nomes se comuniquem para resolver nomes (tradução endereço/nome) m nota: função imprescindível da Internet implementada como protocolo de camada de aplicação m complexidade na borda da rede

49 2a: Camada de Aplicação49 DNS r Roda sobre UDP e usa a porta 53 r Especificado nas RFCs 1034 e 1035 e atualizado em outras RFCs. r Outros serviços: m apelidos para hospedeiros (aliasing) m apelido para o servidor de mails m distribuição da carga

50 2a: Camada de Aplicação50 Servidores de nomes DNS r Nenhum servidor mantém todos os mapeamento nome- para-endereço IP servidor de nomes local: m cada provedor, empresa tem servidor de nomes local (default) m pedido DNS de hospedeiro vai primeiro ao servidor de nomes local servidor de nomes oficial: m p/ hospedeiro: guarda nome, endereço IP dele m pode realizar tradução nome/endereço para este nome Por que não centralizar o DNS? r ponto único de falha r volume de tráfego r base de dados centralizada e distante r manutenção (da BD) Não é escalável!

51 2a: Camada de Aplicação51 DNS: Servidores raiz r procurado por servidor local que não consegue resolver o nome r servidor raiz: m procura servidor oficial se mapeamento desconhecido m obtém tradução m devolve mapeamento ao servidor local b USC-ISI Marina del Rey, CA l ICANN Marina del Rey, CA e NASA Mt View, CA f Internet Software C. Palo Alto, CA i NORDUnet Stockholm k RIPE London m WIDE Tokyo a NSI Herndon, VA c PSInet Herndon, VA d U Maryland College Park, MD g DISA Vienna, VA h ARL Aberdeen, MD j NSI (TBD) Herndon, VA 13 servidores de nome raiz em todo o mundo

52 2a: Camada de Aplicação52 Domain Name Space... F Q D N.. (root) comedunetorggovmilbrfrus orgcomufbamilgov micro soft cisco fieb wwwmail uolesaexba ftp pms www www2 www support cisco netacad fieb.org.brwww+/dendezeiros/default.html U R L

53 2a: Camada de Aplicação53 Exemplo simples do DNS hospedeiro manga.ic.uff.br requer endereço IP de 1. Contata servidor DNS local, pitomba.ic.uff.br 2. pitomba.ic.uff.br contata servidor raiz, se necessário 3. Servidor raiz contata servidor oficial cs.columbia.edu, se necessário solicitante manga.ic.uff.br servidor de nomes raiz servidor oficial cs.columbia.edu servidor local pitomba.ic.uff.br

54 2a: Camada de Aplicação54 Exemplo de DNS Servidor raiz: r pode não conhecer o servidor de nomes oficial r pode conhecer servidor de nomes intermediário: a quem contatar para descobrir o servidor de nomes oficial solicitante manga.ic.uff.br servidor local pitomba.ic.uff.br servidor oficial cs.columbia.edu servidor intermediário saell.cc.columbia.edu 7 8 servidor de nomes raiz

55 2a: Camada de Aplicação55 DNS: consultas interativas consulta recursiva: r transfere a responsabilidade de resolução do nome para o servidor de nomes contatado r carga pesada? consulta interativa: r servidor consultado responde com o nome de um servidor de contato r Não conheço este nome, mas pergunte para esse servidor consulta interativa servidor de nomes raiz servidor local pitomba.ic.uff.br servidor intermediário saell.cc.columbia.edu servidor oficial cs.columbia.edu solicitante manga.ic.uff.br

56 2a: Camada de Aplicação56 DNS: uso de cache, atualização de dados r uma vez que um servidor qualquer aprende um mapeamento, ele o coloca numa cache local m futuras consultas são resolvidas usando dados da cache m entradas na cache são sujeitas a temporização (desaparecem depois de um certo tempo) r estão sendo projetados pela IETF mecanismos de atualização/notificação dos dados m RFC 2136 m

57 2a: Camada de Aplicação57 cisco.netacad.net ? net é com cisco.netacad.net ? netacad.net é com cisco.netacad.net ? cisco.netacad.net é com Pesquisa DNS - exemplo Servidor raiz (INTERNIC) Servidor de net Servidor do NetAcad Servidor Local cisco.netacad.net ?

58 2a: Camada de Aplicação58 Registros DNS DNS: BD distribuído contendo registros de recursos (RR) r Tipo=NS nome é domínio (p.ex. foo.com.br) valor é endereço IP de servidor oficial de nomes para este domínio formato RR: (nome, valor, tipo, sobrevida) r Tipo=A nome é nome de hospedeiro valor é o seu endereço IP r Tipo=CNAME nome é nome alternativo (alias) para algum nome canônico (verdadeiro) valor é o nome canônico r Tipo=MX nome é domínio valor é nome do servidor de correio para este domínio

59 2a: Camada de Aplicação59 Características Gerais r O DNS é um protocolo de camada de aplicação; r O DNS usa os serviços de transporte prestado pelos protocolos TCP e UDP, acessando a well-know port 53: m UDP consultas dos clientes aos servidores DNS; m TCP replicação entre servidores DNS primários e secundários; r As informações DNS ficam em BDs estáticos denominados Zonas; m Uma Zona DNS contém os registros de recursos DNS: SOAStart of AuthorityIndica o Server como autoridade em host name NSName ServerIndica outro DNS Server AAddressMapeia o host name para o IP address CNAMEAliasUm nome alternativo para um host PTRPointerÉ o inverso do registro A MXMail ExchangerIndica p/ onde mandar RPResponsible Person Mapeia o nome do responsável pelo domínio r DNS X WINS

60 2a: Camada de Aplicação60 DNS: protocolo e mensagens protocolo DNS: mensagens de pedido e resposta, ambas com o mesmo formato de mensagem cabeçalho de msg r identificação: ID de 16 bit para pedido, resposta ao pedido usa mesmo ID r flags: m pedido ou resposta m recursão desejada m recursão permitida m resposta é oficial

61 2a: Camada de Aplicação61 DNS: protocolo e mensagens campos de nome, e de tipo num pedido RRs em resposta ao pedido registros para outros servidores oficiais info adicional relevante que pode ser usada

62 2a: Camada de Aplicação62 Capítulo 2: Resumo r Requisitos do serviço de aplicação: m confiabilidade, banda, retardo r paradigma cliente-servidor r modelo de serviço do transporte orientado a conexão, confiável da Internet: TCP m não confiável, datagramas: UDP Terminamos nosso estudo de aplicações de rede! r Protocolos específicos: m HTTP m FTP m SMTP, POP, IMAP m DNS r programação c/ sockets r distribuição de conteúdos m Caches, CDNs m P2P

63 2a: Camada de Aplicação63 Capítulo 2: Resumo r troca típica de mensagens pedido/resposta: m cliente solicita info ou serviço m servidor responde com dados, código de status r formatos de mensagens: m cabeçalhos: campos com info sobre dados (metadados) m dados: info sendo comunicada Mais importante: aprendemos sobre protocolos r msgs de controle X dados m na banda, fora da banda r centralizado X descentralizado r s/ estado X c/ estado r transferência de msgs confiável X não confiável r complexidade na borda da rede r segurança: autenticação


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