Nível Aplicação 1 Estudar aspectos conceituais e de implementação de aplicações de rede – a razão de ser das redes, o interesse final do usuário. Nível.

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1 Nível Aplicação 1 Estudar aspectos conceituais e de implementação de aplicações de rede – a razão de ser das redes, o interesse final do usuário. Nível Aplicação - Objetivo

2 Nível Aplicação 2 1. 1.Introdução 2. 2.DNS 3. 3.Correio Eletrônico 4. 4.WWW 5. 5.Multimídia: Streaming de Audio e Vídeo, Teleconferência 6. 6.Entrega de conteúdo: CDN, P2P Nível Aplicação - Roteiro

3 Nível Aplicação 3 ► ► Novas aplicações não param de surgir:   Correio eletrônico, mensagem instantânea, FTP, WWW (Navegação Web), Compartilhamento de arquivo P2P, Telefonia (VoIP), video-conferência, Redes Sociais, e- commerce, m-commerce, RFID, Redes Espaciais, Jogos....   Cite a aplicação mais recente que você conhece: Shazam, 99Taxis, Moovit, Waze....   Caminhamos em direção à Computação Ubíqua: “A interação homem-máquina será “invisível” no sentido de não ser notada, ainda que seja perceptível, através de um dispositivo qualquer.” Introdução

4 Nível Aplicação 4 Papel da Aplicação ► ► O Nível Aplicação além de conter o trabalho final de interesse do usuário, também define protocolos para suporte às aplicações finais. ► ► Questões típicas:   Como realizar com eficiência a tarefa que se propõe?   Que protocolo será utilizado para realizar esta tarefa?   Como simplificar para o usuário a interface? ► ► Protocolos de suporte no nível de aplicação não são um fim em si mesmos, mas suportam trabalhos finais. ► ► Exemplo de protocolos de suporte: DNS, Protocolos de Segurança, Protocolos de Gerência de Redes.

5 Nível Aplicação 5 O que é necessário definir ? ► ► Um protocolo do nível Aplicação define:   Tipos de mensagens trocadas: requisição e resposta;   Sintaxe dos vários tipos de mensagens;   Semântica dos campos;   Regras: quando e como um processo envia mensagens e responde mensagens (sincronização).

6 Nível Aplicação 6 DNS - Porque um Sistema de Nomes? ► ► As pessoas trabalham melhor com nomes do que com números; os computadores trabalham melhor com números, assim é necessário fazer a tradução nome- número. ► ► NA ARPANET havia o arquivo hosts.txt. (Ainda tem no Linux). Estratégia que não seria possível hoje... Que tal um controle centralizado? ► ► Já em 84 nascia uma especificação para resolver este problema (RFC 882).

7 Nível Aplicação 7 O que é DNS? ► DNS – Domain Name System – é um banco de dados distribuído. Cada segmento local controla sua porção e disponibiliza um banco para toda a rede num esquema cliente-servidor. ► Servidor: Torna disponível informação local de nomes. ► Cliente: contém os resolvedores – enviam perguntas pela rede aos servidores de nome. ► A estrutura deste banco de dados é hierárquica.

8 Nível Aplicação 8 Estrutura hierárquica - 1 Cada domínio é particionado em sub-domínios, que também são particionados, e assim por diante. As folhas não contêm sub-domínios (contém uma ou várias máquinas). Há dois tipos de domínio de nível superior: Genéricos e Países. (Há ~ 250). Cada domínio é particionado em sub-domínios, que também são particionados, e assim por diante. As folhas não contêm sub-domínios (contém uma ou várias máquinas). Há dois tipos de domínio de nível superior: Genéricos e Países. (Há ~ 250).

9 Nível Aplicação 9 Estrutura hierárquica - 2 Servidores de nomes Raiz são replicados: controlado pelo ICANN (Internet Coporation for Assigned Names and Numbers); Há 13 servidores raíz no mundo.

10 Nível Aplicação 10 Criação de Novo Domínio Solicitar um nome com a autoridade competente, mediante taxa anual O Comitê Gestor da Internet no Brasil - CGI.br tem como atribuição coordenar e integrar todas as iniciativas de serviços Internet no Brasil. O Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR - NIC.br é o braço operacional do CGI.br, assumiu a gestão do registro de Nomes de Domínio e a alocação de Endereços IP (site registro.br). Para criar um sub-domínio é necessária a permissão do domínio no qual ele está incluído. Ex: O domínio lrede (lrede.comp.ita.br), precisaria da autorização de comp.ita.br. Para criar um sub-domínio é necessária a permissão do domínio no qual ele está incluído. Ex: O domínio lrede (lrede.comp.ita.br), precisaria da autorização de comp.ita.br. A atribuição de nomes leva em consideração as fronteiras organizacionais e não as redes físicas. Assim, é possível estar na mesma LAN e pertencer a domínios distintos.

11 Nível Aplicação 11 Zonas- Divisão do Espaço de Nomes Teoricamente um mesmo servidor de nomes poderia servir toda a Internet, ou um domínio de primeiro nível. Problemas:Teoricamente um mesmo servidor de nomes poderia servir toda a Internet, ou um domínio de primeiro nível. Problemas: -Se este servidor parasse, a Internet pararia... -Sobrecarga neste servidor; -Banco de dados centralizado distante; - Manutenção; - Manutenção; O espaço de nomes foi dividido em zonas. Cada zona tem uma parte da árvore e servidores de nomes com informação (autoridade) sobre aquela zona; A zona é a parte do domínio que não foi delegada a outros.O espaço de nomes foi dividido em zonas. Cada zona tem uma parte da árvore e servidores de nomes com informação (autoridade) sobre aquela zona; A zona é a parte do domínio que não foi delegada a outros.

12 Nível Aplicação 12 Ilustrando Divisão em Zonas Na figura nota-se que há um servidor para washington.edu que cuida de eng.washington.edu mas não de cs.washington.edu que é uma zona separada com seus próprios servidores de nome.

13 Nível Aplicação 13 Processo de pesquisa DNS 1) Cliente pergunta endereço para seu servidor de nomes. 2) Se o servidor de nomes do cliente sabe responder (cache), o faz imediatamente; 3) Caso contrário, pergunta ao servidor raíz. 4) O servidor raíz, indica o servidor de 1o. Nível adequado (Referral) 5) O servidor local recebe o referral, e pergunta ao servidor de 1o. Nível. Este indica o servidor de 2o. Nível (referral). 6) Assim sucessivamente, até chegar ao servidor da máquina pesquisada. Este último dá a resposta final ao servidor de nomes do cliente, que finalmente responde ao cliente.

14 Nível Aplicação 14 Ilustração de pesquisa DNS Vide slide 12 com os servidores selecionados

15 Nível Aplicação 15 Caching Os servidores de nome armazenam a informação obtida em caches; em uma próxima consulta não precisam mais ir à luta na Internet, recuperando localmente a informação; Resposta Non-Authoritative: vem do cache local; Resposta Authoritative: recuperada de servidor- autoridade. O tempo de vida de uma informação no cache, TTL (Time to live), controla o momento em que o servidor deve buscar novamente na Internet. TTL curto: vantagem - pegar sempre dados corretos na Internet; desvantagem - gasta banda, sobrecarrega servidores e degrada o desempenho.

16 Nível Aplicação 16 Primário e Secundário Normalmente há um servidor de nomes primário que busca informação em seus próprios arquivos; Servidor de nomes secundário, que se atualiza buscando nos arquivos do primário. A troca de dados entre eles chama-se zone transfer. Desta maneira existe uma redundância de dados para emergências. Se primário cai, secundário assume.

17 Nível Aplicação 17 Registros de Recursos O DNS mapeia nomes de domínios em registros de recursos. Contém informações relativas ao domínio. Um registro de recurso é representado por 5 campos: Nome_Domínio Tempo_de Vida Classe Tipo Valor Nome_Domínio : domínio ao qual o registro se aplica Tempo_de Vida : tempo que indica estabilidade do registro. Alto (Ex:86400-segundos do dia) ou baixo (60-segundos). Neste ultimo caso muito volátil. Classe: IN – Informações relacionadas a Internet Tipo: Tipo do registro (descritos nas próximas telas) Valor: Semântica depende do tipo de registro

18 Nível Aplicação 18 Tipos de Registros de Recursos Existem os seguintes diferentes tipos de registros:

19 Nível Aplicação 19 Registro SOA SOA: Start of Authority – indica a autoridade para os dados deste domínio. comp.ita.br. SOA ita-r.ita.br root.ita.br. (18 3600 300 3600000 86400) serial = 18 - Incremente este número a cada alteração no arquivo de zona, para distribuir alteração aos secundários. refresh = 3600 (1 hour) - Após este tempo secundário consulta o número serial do primário. retry = 300 (5 mins) – Tempo entre re-tentativas do secund. expire = 3600000 (41 days 16 hours) – Após este tempo considera-se os dados do secundário desatualizados. default TTL = 86400 (1 day) – Quanto tempo os outros servidores devem manter os dados em cache. primary name server Responsible mail addr

20 Nível Aplicação 20 Registros NS e A NS – Name Server Especifica o servidor de nomes para o domínio. Cada servidor primário ou secundário deve ser declarado por este registro. O domínio comp.ita.br tem como registro NS: comp.ita.br. IN NS nsita.ita.br. Se houvesse um secundário, haveria um registro como comp.ita.br. IN NS nome2.ita.br. A – Address É o registro que relaciona IP-Nome. nsita.ita.br. IN A 161.24.23.180 rafaela IN A 161.24.23.199

21 Nível Aplicação 21 Endereço Reverso Pode-se fazer uma pesquisa DNS fornecendo o endereço IP para obter o nome associado -> Pesquisa reversa. O estilo de escrita do nome é: o nome mais alto na hierarquia fica a direita como em comps2021.comp.ita.cta.br (anda na árvore de baixo para cima) Na pesquisa reversa também se inverte o endereço IP para ficar semelhante à pesquisa de nomes. Uma pesquisa reversa de 161.24.2.29 é indicada como 122.2.24.161.in-addr.arpa. Os números dos octetos são tratados como strings, portanto independem de netmask.

22 Nível Aplicação 22 Registro PTR ► ► Permite associar IP a nome. A pergunta fornece o IP e a resposta fornece o nome da máquina – pesquisa reversa. ► ► Para realizar pesquisa reversa, o resolver transforma o IP dado, como 161.24.2.122 em 122.2.24.161.in-addr.arpa. e procura registros do tipo PTR. ► ► A entrada correspondente no arquivo de configuração seria: 122.2.24.161.in-addr.arpa IN PTR comps2021.comp.ita.br

23 Nível Aplicação 23 Reverso – como funciona? ► ► Resolver pergunta diretamente ao servidor raíz; ► ► O servidor raíz encaminha para o servidor que cuida daquele intervalo (161.in-addr.arpa). O servidor raíz refere-se ao servidor responsável pela alocação de IPs naquela região de pertença do endereço. ► ► O resolver pergunta ao servidor responsável pelo registro PTR do intervalo que contém 122.2.24.161.in-addr.arpa. ► ► O servidor responsável refere-se ao servidor DNS da organização que recebeu aquele IP. ► ► O resolver pergunta ao servidor DNS da organigação pelo registro 122.2.24.161.in-addr.arpa. ► ► O servidor DNS da organização responde com o nome comps2021.comp.ita.br.

24 Nível Aplicação 24 Registro MX ► ► Especifica o host preparado para receber mensagens de correio eletrônico para o domínio especificado. ► ► Exemplo: O domínio ita.br tem como preferência entregar e-mails para a máquina vmail.ita.br, em segundo para iara.ita.br ita.br. IN MX 0 vmail.ita.br ita.br. IN MX 10 iara.ita.br Obs: Não é conveniente uma máquina interna receber e-mails diretamente da Internet, pois se expõe a máquina (além do sendmail ter furos de segurança). Convém que só uma máquina receba e-mails para várias outras. Esta máquina checa vírus, spams e protege a instituição.

25 Nível Aplicação 25 Registro SRV ► ► SRV: Generalização do registro MX de correio para determinado serviço no domínio. service._proto.name IN SRV priority weight port target ► ► priority : preferência do host; weight: valor relativo para registros com mesma prioridade; port: porta utilizada pelo serviço, e target: nome do host que fornece o serviço. ► ► Exemplo: _sip._tcp.exp. IN SRV 0 5 5060 sipserver.example.com.

26 Nível Aplicação 26 BIND ► ► A DNS server for Unix machines, the Berkeley Internet Name Domain (BIND) package, was written in 1984 by a group of graduate students at the University of California at Berkeley under a grant from the US Defense Advanced Research Projects Administration (DARPA). ► ► The latest version is BIND 9.10.1 (Sept, 2014) ► ► Daniel J. Bernstein desenvolveu a versão que surgiu como a mais segura:djbdns. Um prêmio de $1000 para a primeira pessoa que encontrasse um furo na segurança no djbdns foi ganho em 2009 por Matthew Dempsky. Autor também do qmail, o mais seguro software para e-mail. Também hoje há o DNSSEC que assina os registros.

27 Nível Aplicação 27 Na prática ► ► Digite nslookup (ou dig) ► ► > www.ita.brwww.ita.br ► ► Qual o IP desta máquina? Quem respondeu? ► ► Entre no wireshark e pergunte no nslookup o ip de www.uol.com.br www.uol.com.br ► ► Que pacotes foram trocados entre você e seu servidor para saber o IP? ► ► Qual é o nome do associado ao IP 143.108.10.6? ► ► (No nslookup set type=ptr) ► ► Você conseguiria fazer com que o servidor de nomes da Google fosse o seu servidor de nomes?

28 Nível Aplicação 28 Correio Eletrônico A maior força da comunicação na Internet. O Sistema de Correio iniciado na ARPANET, por um grupo de estudantes de Ciência da Computação, que tornou- se a RFC 822, sobrepujou um Sistema Internacional aprovado por empresas de telecomunicações, governo e setores da informática, o padrão X.400. O número de mensagens enviadas eletronicamente por dia superou o correio convencional há muitos anos. Symantec Report Finds Spam Accounts for 73 Percent of June-2011 Email 2013:... “Spam volume continued to decrease, with 69% of all email being spam.”

29 Nível Aplicação 29 Arquitetura e Serviços Sistemas de mensagem eletrônica compõem-se de 2 sub-sistemas: 1)Agente usuário: Permite interação com sistema de correio, cria o ambiente para que o usuário envie e recebe e-mail: Thunderbird, Outlook, Gmail... 2)Agente de transferência de mensagem: Move a mensagem da origem ao destino; normalmente rodando em background (os chamados daemons), são processos do sistema que estão sempre disponíveis. Utilizam o protocolo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

30 Nível Aplicação 30 Agentes de Transferência de Msg Utilizam o protocolo Simple Mail Transfer Protocol. O protocolo de e-mail da Internet. Simples de fato: -Cliente solicita conexão TCP na porta 25 do destino; -Servidor ouve esta porta, aceita conexão, copia as mensagens, coloca nas mailboxes (Caixas de Correio) apropriadas; -Se o servidor não estiver preparado para aceitar conexões, o cliente tenta mais tarde. -Agentes de usuário apresentam aos usuários uma visão do conteúdo de suas mailboxes.

31 Nível Aplicação 31 Diálogo cliente-servidor - 1 elinor@abc.com carolyn@xyz.com elinor@abc.com quer mandar mensagem para carolyn@xyz.com Inicialmente, cliente contacta porta 25 do servidor (por exemplo através do comando: telnet smtp.ita.br 25), que responde: S - 220 xyz.com SMTP Service Ready C – Helo abc.com S – 250 xyz.com says hello to abcd.com elinor@abc.com C – MAIL from: elinor@abc.com S – 250 sender ok carolyn@xyz.com C – RCPT to: carolyn@xyz.com S – 250 recipient ok C – DATA

32 Nível Aplicação 32 Diálogo cliente-servidor - 2 S – 354 Send mail: end with “.” on a line by itself C -..... Cabeçalho e texto da mensagem..... C -. S 250 Message accepted C:QUIT S – 221 xyz.com closing connection Clientes enviam comandos de quatro letras; Servidores enviam códigos numéricos: 220 – Pronto p/ receber 250 – Tudo bem!354 – Comece 221 – ok, terminemos.

33 Nível Aplicação 33 Arquitetura do sistema de e-mail Há distinção entre o envelope e o conteúdo. O envelope tem a informação suficiente para transportar a mensagem. O conteúdo é separado entre cabeçalho e corpo. Há protocolos para a remessa final: IMAP ou POP3. Webmail: O agente de usuário é uma interface do usuário fornecida por páginas Web.

34 Nível Aplicação 34 Envelopes e Mensagens (a)Correio convencional (b)Correio eletrônico RFC 5322 define formato e conteúdo das msgs.

35 Nível Aplicação 35 Formato de Mensagens Inicialmente só se permitia texto no corpo, depois houve demanda por outros formatos, até se definir um padrão: MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) que permite enquadrar as diferentes informações transportadas. Tipos de conteúdo MIME e subtipos

36 Nível Aplicação 36 Formato de Mensagens Mensagem de aniversário como HTML e áudio: é preciso baixar o arquivo de som via FTP. Content-type ocorre 3 vezes para as indicações necessárias: multipart/alternative: a mesma mensagem expressa em ≠ modos. Text/html; message/external body

37 Nível Aplicação 37 World Wide Web - www ► ► Estrutura arquitetônica que permite acessar documentos em milhões de máquinas pela Internet. Para muitos é sinônimo de Internet. ► ► A idéia de “teia” de documentos ligados (Berners-Lee) teve a primeira demonstração pública em 1991. ► ► A idéia ganhou interface gráfica (Andreessen em 1993 com o Mosaico), que em 1994 criou a Netscape; ► ► Criou-se o W3C – World Wide Web Consortium em 1994, padronizaram-se protocolos e... explodiu! ► ► A era ponto com: período onde empresas de web passaram a valer milhões (ou bilhões) – Google, Facebook, Amazon...

38 Nível Aplicação 38 Modelo cliente-servidor ► ► Cliente: solicita pedido de conexão TCP com a máquina onde está a página e envia mensagem solicitando a página. ► ► Servidor: Ouve a porta TCP 80 aguardando pedidos de conexão. A conexão é estabelecida, o servidor manda a resposta com a página solicitada. A seguir libera a conexão. Protocolo para solicitação-resposta para buscar páginas: HTTP (HyperText Transfer Protocol). ► ► É necessário um mecanismo para nomear e localizar páginas de forma única => URL.

39 Nível Aplicação 39URL URL – Uniforme Resource Locator – Traz a identificação da página da seguinte maneira: http://www.comp.ita.br/institucional/departamentos.htm Que deve ser interpretado: ► ► http -> protocolo ► ► www.comp.ita.br -> nome DNS da máquina onde está o documento ► ► institucional/departamentos.htm -> nome do caminho: subdiretório e arquivo com a página de interesse. HTML – HyperText Markup Language – Linguagem padronizada com a qual são escritas as páginas de maneira a serem interpretadas pelos navegadores.

40 Nível Aplicação 40 Passos do Browser Quando o usuário clica em uma página desejada: 1. 1. O browser determina a URL; 2. 2. O browser pede ao DNS o IP da máquina desejada (www.ita.br); 3. 3. DNS responde com o IP (161.24.23.160); 4. 4. O browser solicita conexão TCP na porta 80 da máquina encontrada; 5. 5. O browser envia um GET do arquivo desejado; 6. 6. A máquina responde enviando o arquivo desejado; 7. 7. Se houver outras URLs na página, busca todas. 8. 8. O browser exibe o texto e a seguir as imagens do arquivo. 9. 9. A conexão TCP é liberada se não houver outras solicitações em curto período.;

41 Nível Aplicação 41 Navegador no cliente Se HTML, exibição direta pelo interpretador do browser. O servidor retorna o tipo MIME da página, se for um tipo interno, sabe como exibir a página: associa tipo a visualizador. Plug-in: módulo de código que navegador busca e instala como extensão do navegador; Aplicação auxiliar: programa completo executado como processo separado; ex: powerPoint

42 Nível Aplicação 42 Servidor Web Servidor Web multithreaded com um front end e módulos de processamento

43 Nível Aplicação 43 Cookies (1) Um cookie é um string nomeado e pequeno (~4KB) que o servidor associa a um navegador que o armazena em um diretório de cookies no disco do cliente. Permite retornar páginas diferentes para usuários diferentes, possibilitando interações personalizadas (RFC 2019). O campo conteúdo é da forma nome=valor. Campo é seguro se precisa ser enviado ao servidor com protocolo de transporte seguro como SSL/TLS. De onde veio o cookie Parte da arvore de arquivos do servidor que pode usar o cookie

44 Nível Aplicação 44 Cookies (2) Controvérsias: usuários não sabem que estão sendo monitorados; estas informações podem ser reunidas para rastrear atividades do usuário. Agência de publicidade inserem seus links nas páginas dos sites contratados: recebe do anunciante e paga ao proprietário do site; ex: URL www.sneaky.com/1234.gif. Quando cliente baixa a página do site original, também se acessa a URL da agência que registra página acessada.www.sneaky.com/1234.gif Há um potencial para abusos... Desabilitar cookies pode impedir um acesso necessário. Para limitar um pouco, alguns navegadores impedem acesso a cookies de terceiros (ie, impede à agência e permite ao site original). Veja seus cookies! Chrome->Settings->Advanced Settings-> Privacy->Content settings-> All cookies and site data.

45 Nível Aplicação 45 Páginas dinâmicas (1) O modelo era estático: solicita-se um arquivo, servidor o retorna. Atualmente deseja-se que o conteúdo seja gerado por demanda ao invés de armazenado em disco e/ou gerado ao rodarem aplicações e serviços. Tem acontecido que grande parte dos dados importantes está no servidor, podendo ser acessado de qualquer parte, sem precisar aplicações específicas no cliente => É necessário apenas acesso Web - apoiando a idéia de computação em nuvem.

46 Nível Aplicação 46 Páginas dinâmicas (2) Ex: Serviço de exibição de mapa 1)Usuário pede mapa dado endereço do local; 2) Programa no servidor acessa BD, gera página solicitada; 3) Retorna página ao cliente; 4)Cliente quer zoom: programa no cliente interage c/ user; 5)Para atender as solicitações podem ser necessários mais dados; 6)Capturam-se dados adicionais do BD; 7)Retorna resposta.

47 Nível Aplicação 47 Páginas dinâmicas (3) Possíveis implementações no Servidor: CGI (Common Gateway Interface) – API com interface para que servidores Web falem com scripts (RFC 3875); PHP (Hypertex Preprocessor) – Linguagem embute scripts na página HTML; mais fácil e simples que CGI; JSP (JavaServer Pages) – escrito em Java semelhante a PHP ASP.NET (Activer Server Pages.NET) versão da Microsoft. No Cliente: quando é necessário interagir diretamente c/ user: JavaScript –linguagem de nível muito alto, a mais popular; VBScript – baseado em Visual Basic p/ plataforma Windows; Applets – miniaplicativos compilados para JVM (Java Virtual Machine), rápidos e portáveis (Sun); ActiveX – Microsoft, os mais rápidos.

48 Nível Aplicação 48 Páginas dinâmicas (4) Diversas tecnologias usadas para gerar páginas dinâmicas. Browser consulta tabela de tipos MIME para exibir a página; Siglas da figura não mencionadas ainda: CSS - Cascade Style Sheets: folha de estilos a serem aplicados controlando a aparência do documento; XML - eXtensible Markup Language: linguagem para especificar conteúdo estruturado separando conteúdo de apresentação. Processo do servidor

49 Nível Aplicação 49 Páginas dinâmicas (5) PHP e JavaScript são parecidas por incorporarem código em arquivos HTML. (a) Script PHP do lado servidor. (b) Script JavaScript do lado cliente. O que é melhor rodar no cliente ou servidor? Depende...

50 Nível Aplicação 50 HTTP ► ► HTTP: Hypertex Transfer Protocol: protocolo que define pedidos e respostas entre cliente/servidor. Pela simplicidade lembra o SMTP. ► ► Protocolo consistindo de:   Conjunto de solicitações dos browsers para os servidores   Conjunto de respostas no sentido contrário. Cabeçalhos em ASCII e conteúdo em formato MIME. ► ► Protocolo em expansão, utilizado cada vez mais indiscriminadamente: players usam HTTP para solicitar informações dos albúns, antivírus usam HTTP para baixar atualizações, etc.

51 Nível Aplicação 51 Conexões (1) a) Múltiplas conexões e solicitações sequenciais: a medida que traz a página descobre as figuras que deve buscar b) Uma conexão persistente e solicitações sequenciais; mais rápida: (1) sem overhead do estabelecimento (2) passou partida lenta e descobriu comportamento da rede; c) Uma conexão persistente e solicitações por pipeline (em sequência sem esperar a resposta anterior).

52 Nível Aplicação 52 Conexões (2) Conexão persistente: Em que momento encerrar? Normalmente até ficar ocioso por um pequeno período (ex: 60 segundos) ou até ter grande número de conexões abertas e algumas tenham que ser encerradas. uma conexão compete com a outra. É possível misturar os métodos: várias conexões paralelas com uma solicitação por conexão. Problema: uma conexão compete com a outra. Conexões persistentes são superiores às paralelas. Quando você acessa o www.ita.br que tipo de conexões são abertas pelo navegador? Use o Wireshark. Para estudar pode filtrar o que interessa. No campo filter entre: www.ita.br tcp.port == ou tcp.flags.fin==1

53 Nível Aplicação 53 Métodos Mensagens utilizados em uma solicitação HTTP

54 Nível Aplicação 54 Web Móvel Dificuldades para a navegação: 1.Telas pequenas (pg e imagens grandes); 2.Capacidade de entrada limitada (teclado irritante); 3.Largura de banda limitada; 4.Conectividade intermitente; 5.Potência de computação limitada. Em todos os quesitos houve melhorias, embora permaneça a lacuna. Inicialmente: outra pilha de protocolos (WAP); Hoje: mesmos protocolos, sites entregam conteúdo adaptado (técnicas para redução das páginas)

55 ível Aplicação 55 Web Móvel XHTML: As páginas XHTML precisam estar em conformidade estrita com as regras da XML ou não serão aceitas pelo navegador. XHTML Basic: subconjunto do XHTML para dispositivos móveis. Tem módulos obrigatórios e opcionais. Técnica complementar: um computador anterior a entrega, transforma o conteúdo usando heurísticas (transcodificação). Ex: diminuir resolução de imagem. O conteúdo é problema maior para WebMóvel do que os protocolos. Para diminuir cabeçalhos usar compactação.

56 ível Aplicação 56 Busca na Web O conteúdo pode ser classificado em uma ou mais das seguintes categorias: Conteúdo dinâmico: páginas dinâmicas retornadas em resposta a uma requisição ou através de um formulário. Conteúdo isolado: páginas que não possuem referências ou ligações vindas de outras páginas, o que impede o acesso através de web crawlers (travessia de páginas e links pelos mecanismos de busca).web crawlers Web privada: sites que exigem um registro e um login (conteúdo protegido por senha). Web contextual: páginas cujo conteúdo varia de acordo com o contexto de acesso (por exemplo, IP do cliente ou sequência de navegação anterior)....

57 ível Aplicação 57 Busca na Web Deep Web: se refere ao conteúdo da World Wide Web que não é indexada pelos mecanismos de busca padrão. O conteúdo oculto está sendo explorado pelo submundo. A ideia inicial não era criminosa, surgiu na China: navegar em sites cuja entrada no país era bloqueada pelo governo => solução: software de Proxy com tunelamento, mantém o anonimato de quem deseja.

58 Nível Aplicação 58 Streaming de Áudio e Vídeo A partir de 2000 áudio e vídeo na Internet cresceram, pois: Computadores mais poderosos; Grande largura de banda na Internet e em sua borda. A maior parte do tráfego da Internet já é vídeo – ¼ dos usuários da Internet visitam o YouTube diariamente. Como largura de banda está suficiente, o desafio ainda reside no atraso e jitter. Serão abordados 3 casos de crescente dificuldade: Streaming de mídia armazenada (ex: youtube); Streaming de mídia ao vivo (radio via Internet e IPTV); Conferência Interativa de áudio e vídeo (ex: skype).

59 Nível Aplicação 59 Áudio Digital Sinal de Áudio é uma onda acústica; ao entrar no ouvido, com a vibração do tímpano, geram-se impulsos nervosos (Sinal elétrico) para o cérebro Áudio Digital é a representação digital da onda de áudio; conversor ADC (Analog to Digital Converter Amostras não são exatas: 9 valores precisam de 4 bits para representar

60 Nível Aplicação 60 Compressão de Áudio Áudio é comprimido para economizar banda. Codificação: Algoritmos para compressão na origem Decodificação: Algoritmos para descompressão no destino. Codificação lenta e decodificação rápida: Aceitável para aplicações que armazenam um áudio que será distribuído para muitos clientes; inaceitável para VoIP. MP3 - Parte referente a compressão de áudio do padrão MPEG-1. MPEG-4 ou MP4 é a versão mais nova do padrão que oferece compressão de áudio e vídeo.

61 Nível Aplicação 61 Vídeo Digital Quando a imagem aparece na retina, é retida por alguns milissegundos antes que desapareça. Assim, se uma sequencia de imagens for apresentada a 50 imagens/s o olho não nota que está vendo imagens diferentes. Sistemas de vídeo exploram esta característica. Vídeo Digital: sequência de quadros, cada um com uma grade retangular de pixels – cada um com certo número de bits para representá-lo. Quadros mais largos exigem mais banda. (Vídeos HDTV usam 1080 por 720 pixels). Compressão é fundamental! MPEG – padrão aberto que codifica independentemente áudio e vídeo; o tempo é incluído na saída codificada.

62 Nível Aplicação 62 Streaming de Mídia Armazenada (1) Assistir vídeos na Internet: VoD (Video on Demand) Na resposta é enviado o arquivo do tipo MIME video/mp4 O navegador salva o filme em um arquivo auxiliar e passa o nome do arquivo ao player. Problema: grande demora inicial para exibição do filme.

63 Nível Aplicação 63 Streaming de Mídia Armazenada (2) A página vinculada ao filme não é o arquivo do filme real. O Meta-arquivo contém descritores do arquivo, como ex: rtps://joes-movie/movie-0025.mp4 Player pede o filme à URL indicada: pode mostrar o filme antes de totalmente baixado (navegador não mais no loop).

64 Nível Aplicação 64RTSP Real Time Streaming Protocol : permite ao player interagir com o servidor,sobre TCP ou UDP. RFC 2326: Comandos permitem ao player ter “controle remoto”. Comandos RTSP do player ao servidor: ASCII Real Time Protocol : utilizado junto com RTSP permite entrega de dados dependentes de tempo.

65 Nível Aplicação 65 Técnicas utilizadas: 1)Gravar programas em disco (ex: meia hora depois) – idem streaming de mídia armazenada (quase ao vivo); 2)Enviar conteúdo ao vivo – streaming de mídia contínuo. Manter no cliente um buffer grande o suficiente, servidor envia em velocidade maior que da reprodução. atraso inicial de uns 10s, mas suaviza o jitter,. 3)Multicasting: 1 só stream para N clientes- problema: nem todos os roteadores da Internet usam multicast. Dentro de um provedor que garanta, assim por ex, IPTV dentro do escopo de uma empresa pode usar multicasting com seus clientes. Streaming de Mídia ao Vivo (1)

66 Nível Aplicação 66 Com poucos clientes e áudio, unicast pode ser tolerado. Se há banda razoável, qualquer um pode montar uma estação de rádio: Streaming de Mídia ao Vivo (2)

67 Nível Aplicação 67 Início: voz na rede pública comutada 1999: voz e dados, meio a meio; 2002: dados – uma grandeza a mais que voz. Então, porque a rede de dados não absorve a rede telefônica? Voz consome pouca banda =>VoIP – Voz sobre IP. Pehr Anderson, em projeto de aula no curso do MIT criou protótipo de voz sobre a rede de dados, tirou B na matéria (trancou) mas criou a empresa NBX e em 1999 a vendeu para a 3COM por US$90 milhões, quando retornou ao MIT. Teleconferência em T Real acrescenta o requisito latência baixa aos casos anteriores. Buffer de 10s não resolve... Teleconferência em Tempo Real (1)

68 Escolhas devem ser feitas para garantir a latência (em muitos casos não resolvem, devido a atrasos de propagação fixo) UDP; Codificadores e Decodificadores rápidos; Mecanismos de QoS na camada de rede: Serviços Diferenciados; pacotes VoIP passam na frente; Aumentar largura de banda: impedir criação de filas. Tamanho de pacotes curtos: Não obstante maior overhead dos cabeçalhos, VoIP usa pacotes curtos. Teleconferência em Tempo Real (2)

69 Why real-time data can not use TCP?  TCP forces the receiver application to wait for retransmission in case of packet loss, which causes large delays;  TCP cannot support multicast;  TCP congestion control mechanisms decreases the congestion window when packet losses are detected ("slow start"). Audio and video, on the other hand, have "natural" rates that cannot be suddenly decreased;  TCP headers are larger than a UDP header (40 bytes for TCP compared to 8 bytes for UDP);  TCP doesn’t contain the necessary timestamp and encoding information needed by the receiving application;  TCP doesn’t allow packet loss. In A/V however loss of 1- 20% is tolerable; Teleconferência em Tempo Real (2)

70 Nível Aplicação 70 Uso de Pacotes pequenos. Cenário: Transmissão entre Seattle e Amsterdã Caso 1 – pacotes de tamanho 1KB: Atraso de áudio: 1KB/64kbps=8kb/64kbps=125ms Atraso de transmissão: 1KB/1Mbps=8kb/1Mbps=8ms Total= 125+8+40+8 = 181ms Teleconferência em Tempo Real (3) Seattle: Taxa de preenchimento de áudio = 64kbps Amsterdã meio Buffer Atraso de propagação= 40ms Taxa de transmissão = 1Mbps

71 Nível Aplicação 71 Caso 2 – pacotes de tamanho 160 Bytes: Atraso de áudio: 160B/64kbps=1280kb/64kbps=20ms Atraso de transmissão: 160B/1Mbps=1280b/1Mbps=1,3ms Total= 20+1,3+40+1,3 = 62,6ms Teleconferência em Tempo Real (2) Seattle: Taxa de preenchimento de áudio = 64kbps Amsterdã meio Buffer Atraso de propagação= 40ms Taxa de transmissão = 1Mbps

72 Nível Aplicação 72 Entrega de conteúdo A Internet hoje, além de meio de comunicação, é distribuidora de conteúdo, o que traz requisitos específicos: O local onde está o conteúdo não é importante (diferente de uma chamada de voz); Alguns sites são extremamente populares: Youtube é responsável por até 10% do tráfego da Internet – precisa montar uma rede de distribuição; Além de banda larga no núcleo e bordas, desenvolver arquiteturas para reduzir os atrasos: CDN – Content Distribution Network: coleção distribuída de máquinas de um provedor; P2P – coleção de computadores compartilha recursos.

73 Nível Aplicação 73 Parque de Servidores (lado servidor) Técnica: conjunto de servidores que parece ser um único site: DNS espalha solicitações: a cada request dá uma lista, e o cliente usa o primeiro da lista; ≠ clientes usam ≠ servidores; Front End inspeciona cabeçalhos e mapeia para um servidor de acordo com política de balanceamento; (que cabeçalhos inspecionar e que decisão tomar?)

74 Nível Aplicação 74 Proxies Web (lado cliente) Técnicas utilizadas: Caching no navegador: nenhum tráfego ou tráfego curto para verificar validade da página; Caching compartilhado entre usuários: ineficaz para páginas dinâmicas; Proxy cache: as solicitações dos navegadores são feitas ao proxy, não ao servidor real. Benefícios: filtros e anonimato: Servidor não conhece cliente; Problema: com muitos usuários, solicitações impopulares são mais frequentes.

75 Nível Aplicação 75 Redes de Entrega de Conteúdo Sites muito grandes precisam outras técnicas para entregar conteúdo em escala global. Vantagens da hierarquia: A árvore pode ser estendida em largura e profundidade; Consulta feita próxima ao cliente: menor delay, menos congestionamento; Carga total da rede é minimizada;

76 Nível Aplicação 76 Redirecionamento de DNS Cliente quer a página www.cdn.com/page.html. Consulta DNS, obtém IP do servidor de nomes deste domínio (da CDN), que quando consultado inspeciona o IP de quem pergunta e devolve na resposta o IP do servidor mais próximo do cliente. Para isto tem mapa de IPs. Pode incorporar política: este servidor é o mais próximo, mas está sobrecarregado, vá àquele.www.cdn.com/page.html

77 Nível Aplicação 77 Redes Peer-to-peer Saída simples para distribuir muito conteúdo: dá poder aos pequenos. 1999: Napster primeira aplicação fechada pelos tribunais Hoje: grande tráfego da Internet. Computadores são peers (pares) que podem ser ora cliente, ora servidores. Redes formadas são escaláveis pois, embora esteja entrando mais um cliente, e portanto aumentando os downloads, também estão aumentando os uploads. Protocolo BitTorrent (mais popular de P2P) e algoritmos DHT (Distributed Hash Table) cuidam de descentralizar a pesquisa