ProtocolosAcordo sobre comunicaoEspecificaFormato de mensagensSignificado de mensagensRegras de intercmbioProcedimentos em caso de problemas

Necessidade de ProtocolosHardware baixo nvelVrios problemas podem ocorrerDados corrompidos ou destrudosPacotes perdidosPacotes duplicadosPacotes chegam fora de ordem

Necessidade de Protocolos (2)Necessidade de um mecanismo para distinguir entre:Vrios computadores na redeVrias aplicaes em um computadorVrias cpias de uma aplicao em um computador

Conjuntos de protocolosCooperamCada protocolo resolve parte do problema de comunicaoOrganizado em nveis

Pilha de Protocolos OSINvel 1: FsicoPlataforma hardwareNvel 2: EnlaceQuadros de hardwareNvel 3: RedeEnvio de pacotesNvel 4: TransporteConfiabilidade

Pilha de Protocolos OSI (2)Nvel 5: SessoLogin e senhasNvel 6: ApresentaoRepresentao de dadosNvel 7: AplicaoPrograma de aplicao individual

Nveis e Software de ProtocolosSoftware de protocolos segue o modelo de nveisUm mdulo de software por nvelMdulos cooperamFluxo de dados passa de um mdulo para outroConjunto de mdulos conhecido como pilha

Princpio da Pilha

Software implementando nvel N no destino recebe exatamente a mensagem enviada pelo software que implementa o nvel N na fonte.

Controle de FluxoJustificativa:Taxa de envio maior que taxa de recebimentoAplicao emissora mais rpida que aplicao receptoraRelacionada a buffering

Controle de Fluxo ``Stop-and-GoEmissorTransmite um pacoteEspera o sinal do recipienteReciptorRecebe e processa o pacoteSinaliza o emissorIneficiente: Latncia pode ser alta.

Controle de Fluxo atravs deJanela DeslizanteReceptor:Disponibiliza mltiplos buffers e avisa emissorEmissor:Transmite pacotes para todos os buffersApenas espera se no houver sinalizao aps a transmisso ser completadaReceptor:Sinaliza medida que pacotes chegam

CongestionamentoProblema fundamental em redesCausado por trfego, no falha de hardwareAnlogo a congestionamentos em estradasCausa bsica de atrasos

Evitando CongestionamentosControle de taxaRestringir taxa de transmissodo computador emissorda redeControle de taxa de redeMonitorar trfego de entradaDescartar pacotes acima da taxa aceitaTraffic shaping

Motivao para InternetLANsBaixo custoCobertura limitadaWANsAlto custoCobertura ilimitada

Heterogeneidade inevitvel

Nenhuma tecnologia de redes a melhor para todas as necessidades.

Servios universaisConceito fundamental em redesPrecursor: sistema de telefoniaPares arbitrrios de computadores podem comunicarDesejvelDifcil em um mundo heterogneo

Heterogeneidade e Servios UniversaisIncompatibilidades entre redes:Propriedades eltricasSinalizaoCodificao de dadosFormato de pacotesEndereamento

ConsequnciaEmbora servios universais sejam desejveis, incompatibilidades entre o hardware de rede e enderaamento fsico impedem uma organizao de construir uma rede que inclua tecnologias arbitrrias.

Uma InternetInicia com redes heterogneasConecta as redes fsicasImplementa software que faz o sistema parecer homogneo

Conectando Redes HeterogneasSistema computacionalDedicadoEspecializadoTrabalha com LANs e WANsExemplosRoteadoresGateways

Arquitetura InternetObjetivosImperceptvelUniformePropsito geralUniversalAbstrato

Abstraindo HeterogeneidadeCriar rede virtualDetermineEsquema de endereamentoEsquema de assinalamento de nomesImplemente via software de protocolo tanto em mquinas quanto roteadores

Protocolo InternetAplicaoTransporteInternetInterfaces de redeFsico

Nveis TCP/IPNvel 1: FsicoHardware de redeNvel 2: Interface de RedeFormato de quadro MACEndereamento MACInterface entre o computador e a redeNvel 3: InternetFacilita enviar pacotes por caminhos que passam por mltiplos roteadores.

Nveis TCP/IPNvel 4: TransporteComunicao entre aplicaesNvel 5: AplicaoRestante...

Internet Protocol (IP)nico protocolo no nvel 3Pea fundamentalDefineEndereamentoFormato de pacotesRoteamento

Endereamento IPAbstraoIndependente do endereamento de hardwareUtilizado porProtocolos de nveis superioresAplicaes

Endereo IPVirtual: apenas significativo para softwareUsado para toda a comunicaoInteiro de 32 bitsValor nico para cada mquina

Motivao para pacotes IPUma vez que ele pode conectar redes heterogneas, um roteador no pode transmitir uma cpia do quadro que chega de uma rede atravs da outra. Para acomodar a heterogeneidade, uma Internet deve definir um formato de pacote independente de hardware.

Pacotes InternetAbstraoCriados e interpretados apenas por softwareContem endereos de origem e destinoTamanho depende dos dados sendo transmitidosChamado de datagrama IP

Tabelas de Roteamento

Roteamento de DatagramasExtrair o endereo de destino DVerificar D na tabela de roteamentoDeterminar prximo destino NEnviar datagrama para N

Conceito fundamentalO endereo de destino de um datagrama sempre se refere ao destino final. Quando um roteador envia o pacote para outro roteador, o endereo dos roteadores no consta do pacote.

Semntica IPIP um protocolo sem conexoDatagrama contem a identidade do destinoCada datagrama tratado independentementeRotas podem mudar a qualquer momento

Semntica IPIP permite que datagramas sejamatrasadosduplicadosperdidosrecebidos fora de ordemperdidosBest effort delivery: acomodar os vrios tipos de redes

Resolvendo EndereosHardware s reconhece endereos MACIP utiliza apenas endereos IPConsequncia:Software deve executar traduo !!

Resolvendo EndereosProtocolo nvel 2Dados:Uma rede NUm endereo IP C de uma mquina em NEncontrar o endereo MAC de CTcnica: Protocolo ARP

Protocolo ARP

Protocolos de TransporteNvel separado da pilha de protocolosConceitualmente entre:Aplicao IP

Funcionalidades de Protocolos de TransporteIdentifica aplicaes que enviam e recebemOpcionalmente prov:ConfiabilidadeControle de fluxoControle de congestionamento

User Datagram Protocol (UDP)Envio no confivelMinimiza:OverheadComputaoComunicaoIdeal para aplicaes LAN

Detalhes UDPInterface orientada a mensagens: protocolo sem conexoMensagem encapsulada em um datagramaCabealho UDP identifica:Aplicao emissoraAplicao receptora

Identificando uma aplicaoNo h como estender o endereo IPNo pode utilizar recursos dependentes de sistema operacional:Processo IDNmero de tarefaDeve funcionar em todos os sistemas

Identificando uma aplicaoNova abstrao:Usada apenas com TCP/IPIdentifica emissor e receptor unicamenteTcnica:Cada aplicao associada a um inteiro nico chamado porta.

Portas de protocoloServidorSegue padroSempre usa o mesmo nmero de portaUsa nmeros de porta baixosClienteObtem portas livres do software de protocoloUsa nmeros de porta altos

Transmission Control Protocol (TCP)Protocolo de transporte mais popular na InternetTransferncia confivel.

TCP: CaractersticasServio orientado conexoPonto-a-pontoComunicao full duplexInterface StreamSegmentaoUtiliza portas para identificar aplicaes

Relacionamento entre Protocolos

Aplicaes: FuncionalidadesNvel de transporte e abaixo:Comunicao bsicaConfiabilidadeNvel de aplicaoAbstraes (arquivos, nomes)Nomes

TarefasRedeTransfere dados em resposta a uma requisio de aplicaoAplicaesO que enviarQuando enviarPara onde enviarSignificado dos dados

Modelo Cliente-ServidorServidor: o primeiro a iniciarEspera por conexesClienteInicia execuo posteriormenteConecta-se ao servidor

Caractersticas do ClienteAplicao arbitrriaAtua como cliente de forma temporriaExecuta outras tarefasExecutado pelo usurioAtiva a conexo com o servidor

Caractersticas do ServidorPrograma privilegiado e altamente especializadoDedicado a um servioAtende a mltiplos clientesExecuta de forma pereneAceita conexes de clientes arbitrrios

Identificando um ServioCada servio associado a uma nica portaServidorInforma SO da utilizao de uma porta PEspera requisies chegarClienteMonta requisioEnvia requisio na porta P

Portas: Uso tericoPortas so apenas inteirosQualquer servidor pode utilizar qualquer porta

Portas: Uso PrticoNmeros das portas so usados como identificadores de servioDemanda numerao uniforme:Cliente sempre acessa servio na mesma portaEvita criao de diretriosNmeros de portaUniformizados Atribudos por organismos reguladores

Interface SocketOriginalmente:BSD UnixUso restrito a protocolos TCP/IPAtualmente:Padro de indstriaDisponvel em vrios sistemas operacionais

SocketAbstrao do sistema operacionalCriado dinamicamentePersiste apenas enquanto a aplicao executaReferenciado por um descritor

Socket: Cliente-Servidor

NomesComunicaes Internet requerem IPsNomes so preferveisDNS: sistema automtico para traduzir nomes para endereos

Obtendo um nomeOrganizaoEscolhe o nome, que deve ser nicoRegistra o nome na autoridade centralColocado sobre um domnio de primeiro nvelRestries legaisMarcas registradasDireitos autorais

Resoluo de NomeAplicaoEnvia requisio para o servidor DNSServidorSe sabe a resoluo, respondeSe no sabe, envia a requisio para servidor imediatamente superior

Exemplo de Hierarquias DNS

Replicao de NomesServidor sempre armazena as respostasCliente pode armazenar as respostasCaching:Melhora a eficinciaElimina buscas desnecessriasTrabalha bem baseado em localidade de referncia

Transferncia de ArquivosCpia de arquivos completosProtocolo: File Transfer Protocol (FTP)Usa TCPTransferncias binrias ou textoAt 1995 era a maior fonte de pacotes na Internet

Paradigma FTPInterface de linha de comandoUsurio: Cria conexo de controle com servidorRegistra no servidorEnvia comandos de controleServidorEstabelece uma conexo de dados por transferncia

HTTPProtocolo de transferncia de dados ASCIIMtodosGETHEADPOSTDELETEPUT

HTTPNo h noo de estado: requisies so independentesUma conexo TCP por requisioHTTP/1.1 - Conexes persistentesCdigos de erro estilo FTP

Requisio HTTPGET /index.html HTTP/1.0Accept: text/htmlIf-modified-since: Sat, 29 Oct 1994 19:43:31 GMTReferrer: www.org/index.html

Resposta HTTPHTTP/1.0 200 OKDate: Wed, 31 Jan 1996 20:45:17 GMTServer: NCSA/1.5Content-type:text/htmlContent-language: enLast-Modified: Wed, 31 Jan 20:00:00 GMT

.....

Apache: Arquitetura