Aula 7 - Camada de aplicação

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE 
CATÓLICA DE MG
Redes de computadores
Camada de aplicação
Maio de 2014
Felipe Atourassap (faspmg@gmail.com)
Camada de Aplicação
2
 Posição da camada no modelo OSI
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Camada de Aplicação
Cliente 
Servidor
Endereçamento
Serviços 
diversos
Recebe 
serviços da
Camada de Apresentação
.
.
.
Oferece serviços a
Confiabilidade
Atraso
Throughput
Camada de Aplicação
3
 Razão de ser das redes de computadores
 E-mail 
 Web 
 Mensagem instantânea 
 Login remoto 
 Compartilhamento de arquivos P2P 
 Jogos em rede multiusuários 
 Redes sociais 
 Voz sobre IP 
 Vídeo conferência
 Computação em grade 
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Camada de Aplicação
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 Programas
 Executem em sistemas finais (podendo ser diferente)
 Se comuniquem pela rede 
 Software de servidor se comunica com software cliente
 Não é preciso escrever software para dispositivos do 
núcleo da rede 
 Dispositivos do núcleo da rede não executam aplicações do 
usuário 
 As aplicações nos sistemas finais permitem rápido 
desenvolvimento e propagação 
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Arquiteturas de aplicação
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 Cliente-servidor 
 Incluindo centros de dados/cloud computing
 Peer-to-peer (P2P) 
 Amigáveis e seguras
 Híbrida de cliente-servidor e P2P 
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Arquiteturas Ciente-Servidor
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 Cliente
 É um programa rodando em uma máquina local
 Active open: é o estabelecimento de uma sessão (IP + porta) 
de comunicação 
 Envia solicitação e recebe uma resposta
 Active close: fim do active open
 Servidor
 É um programa que roda na máquina remota
 Passive open: quando um servidor abre as portas de 
entrada para receber solicitações de um cliente
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Arquiteturas Ciente-Servidor
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 Concorrência
 Clientes e servidores podem rodar no modo
 Iterativo – processa apenas uma solicitação por vez
 Concorrentes – pode processar muitas solicitações de uma 
só vez
 4 tipos de aplicações servidoras
 Iterativo sem conexão
 Concorrente sem conexão
 Iterativo orientado à conexão
 Concorrente orientado à conexão (liberação de portas)
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Comunicação entre processos
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 Processo é um “programa” que está rodando dentro de 
um sistema final
 Hospedeiro local
 Se comunicam usando a comunicação entre processos definido 
pelo SO
 Hospedeiros diferentes
 Se comunicam trocando mensagens
 Processo Cliente
 Que inicia a comunicação
 Processo servidor
 Que espera ser contatado
 Aplicações com arquiteturas P2P podem ter processos 
clientes e processos servidores simultaneamente
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Socket
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 Interface socket
 Define um conjunto de chamada ao sistema
 Desenvolvida originalmente no UNIX
 É uma interface com qual processos em diferentes hosts se 
comunicam através da rede
 Também chamado de interface de programação da aplicação 
(API);
 Um socket é a interface entre a camada de aplicação e a de 
transporte da rede.
 Estrutura
 Família – grupo de protocolos, protocolos de dominio
 Tipo – Stream socket, packet socket e raw socket
 Protocolo – UDP e TCP
 Endereço local e remoto – Endereço socket, IP e porta
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Socket
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 Stream socket
 Uso do protocolo TCP
 Usa um par de socket para conectar uma aplicação a outra
 Packet socket
 Uso do protocolo UDP
 Usa um par de socket para enviar uma mensagem de uma 
aplicação para outra por meio da Internet
 Raw socket
 Uso de alguns 
protocolos ICMP 
ou OSPF
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TCP UDP
IP
Camada física e de enlace
Programas aplicativos
Stream
Socket
Packet
Socket
RAW
Socket
Serviços de transporte disponíveis para 
aplicações
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 Transferência de dados confiáveis 
 Algumas aplicações podem tolerar alguma perda 
 Outras aplicações exigem transferência de dados 100% 
confiável 
 Temporização 
 Algumas aplicações exigem pouco atraso para serem 
“eficazes” 
 Vazão 
 Algumas aplicações exigem um mínimo de vazão para serem 
“eficazes” 
 Segurança 
 Criptografia e integridade de dados
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Serviços de transporte disponíveis
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Aplicação Perda de dados Largura de banda
Sensibilidade
delay
Trans. Arquivos Sem perda Elástica Não
E-mail Sem perda Elástica Não
Doc. Web Sem perda Elástica Não
Telefonia Tolerante à 
perda
Alguns kbps Sim
Áudio/vídeo Tolerante à 
perda
Alguns kbps Sim
Jogos interativos Tolerante à 
perda
Alguns kbps Sim
Msn instantânea Sem perda Elástica Não
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Protocolos da Camada de Aplicações
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 Define como os processo de uma aplicação passam 
mensagens entre si
 Os tipos de mensagens trocadas
 A sintaxe das mensagens
 Semântica dos campos
 Significado da informação
 Regras de quando e como enviar / responder mensagens
 Diferenciar aplicação de rede do protocolo da camada 
de aplicação
 Protocolo apenas um pedaço
 Aplicação consiste em vários componentes
 Web = padrões de documentos (HTML) + browsers + Servidor Web + 
protocolo da camada de aplicação (HTTP)
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Disciplina: Redes de computadores II
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Matéria: Camada de aplicação
Web e o HTTP
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 Internet
 É uma infraestrutura de rede que conecta inúmeros 
computadores
 W W W ou Web
 É um serviço, uma maneira pela qual o usuário pode 
compartilhar informações com todo o mundo fazendo uso 
da infraestrutura disponibilizada pela Internet
 Origem
 Início em 1989 no CERN
 Colaborar entre centros de estudos para troca de informações
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Matéria: Camada de aplicação
Web e HTTP
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 Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) – RFC 1945 e 2616
 Faz uso do protocolo da camada de rede
 Modelo cliente/servidor
 Cliente: browser que pede, recebe, visualiza objetos Web
 Servidor: servidor WWW envia objetos em resposta a pedidos
 Não mantem nenhuma informação sobre o cliente
 Protocolo sem estado
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Matéria: Camada de aplicação
Web e HTTP
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 Página Web consiste de objetos
 Objeto é arquivo eXtensible Markup Language (HTML), 
imagem, Java applet, arquivo de áudio,…
 A página Web consiste de arquivo-HTML base que inclui
vários objetos referenciados
 Cada objeto é endereçado por uma Uniform Resource 
Locators (URL)
 URL dividido em 3 partes:
 Protocolo (HTTP)
 Nome do host
 Nome do arquivo
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Matéria: Camada de aplicação
Conexões persistentes e não persistentes
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 Cada conexão/resposta será uma nova conexão TCP ou 
uma mesma conexão?
 Não persistente = faz uso de uma nova conexão
 HTTP 1.0 
 Inteiramente em texto HTML
 Persistente = faz uso da mesma conexão
 HTTP 1.1
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Matéria: Camada de aplicação
Conexões persistentes e não persistentes
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 HTTP com conexões não persistentes
 O processo cliente HTTP inicia uma conexão TCP para o 
servidor
 O cliente HTTP envia uma mensagem de requisição HTTP 
ao servidor
 O processo servidor HTTP recebe a mensagem de 
requisição. Encapsula o objeto e envia uma resposta HTTP
 “De carona” o processo servidor HTTP ordena ao TCP que feche a 
conexão
 Desvantagens
 Nova conexão devem ser estabelecidas
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Matéria: Camada de aplicação
Formato da mensagem HTTP
19 Curso: Sistemas de informação
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Matéria: Camada de aplicação
 Host: especifica o hospedeiro no qual o objeto reside
 Connection: close
 Não quer usar conexão persistente
 User-agent: especifica um agente de usuário
 Accept-language: especifica a linguagem que o usuário deseja 
receber
Formato da mensagem de resposta HTTP
20 Curso: Sistemas de informação
Disciplina: Redes de computadores II
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Matéria: Camada de aplicação
 Date: indica hora e data da resposta HTTP
 Server: Servidor web que a mensagem foi gerada
 Last-modified: data e hora que o objeto foi alterado
 Content-length: bytes do objeto
 Content-type: Indica o tipo do objeto
 Códigos de estados
 200 – requisição bem sucedida
 301 – Objeto requisitado foi removido
 400 – requisição não pode ser entendida
 404 – documento não existe
 505 – versão do protocolo não suportada pelo servidor
Formato da mensagem de resposta HTTP
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Interação usuário servido
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 HTTP não mantem estado da conexão
 Mas caso seja necessário ao servidor manter o estado da 
conexão como fará?
 Registro
 E-commerce
 Sites personalizados
 Uso do endereço IP de origem (usuário)
 IPs dinâmicos
 Uso de NAT
 Netscape criou a técnica muito criticada chamada de 
Cookies – FRC 2109 
Interação usuário servido
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Interação usuário servido
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 Cookies e privacidade:
 Cookies permitem que sites saibam muito sobre você
 Você pode fornecer nome e e-mail para os sites
 Mecanismos de busca usam redirecionamento e cookies 
para saberem mais sobre você
 Companhias de propaganda obtêm informações por meio
dos sites
 Recomendações
Caches Web
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 Atende as requisições HTTP em nome de um servidor Web
 Acesso a Web feito por meio de um proxy
 Todos os clientes enviam suas requisições ao proxy
 Procedimento de solicitação a um servidor cache
 Browser estabelece conexão TCP com servidor Web
 Envia uma requisição HTTP
 Cache Web verifica se tem a cópia
 Envia o objeto ao browser como
resposta a requisição HTTP
 Se não possuir o objeto em sua
base abre conexão TCP com o 
servidor original
 Qdo recebe o objeto, o Cache Web
guarda uma copia e envia outra ao browser solicitante 
Caches Web
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 Cache Web pode ser cliente eservidor
 Vantagens do uso:
 Reduzir o tempo resposta a um
cliente
 Reduzir o tráfego à Internet
 Get condicional
 Usa o método GET
 Possuir linha de cabeçalho
 if-modified-since
Atividades
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1) Com as imagens acima quais informações pode se ter?
2) Faça uma resumo sobre XML, XSL, XHTML, Protocolo
(Network News Transfer Protocol) NNTP
3) Obtenha a espeficicação HTTP/1.1 RFC 2616 e resuma sobre
um tópico da mesma.
4) Descreva como a Cache Web pode reduzir o atraso na
recepção de um objeto desejado. 
5) A Cache Web reduz o atraso para todos os objetos
requisitados por um usuário ou somente para alguns? Por
quê?
Atividades
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1) X-Frame-Options
1) Originalmente é foi concebida como uma forma de prevenir 
clickjacking (furto de clique).
2) Campo de resposta do cabeçalho HTTP
3) Valores possíveis: DENY, SAMEORIGIN, ALLOW-FROM uri
2) X-XSS-Protection
1) Usador pode desenvolvedor para evitar falha do tipo Cross-site scripting
(XSS)
2) Uso arbitrario de códigos (semelhando ao SQL Injection)
Transferência de arquivo: FTP
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 Transferência de arquivos de e para o computador
remoto
 Modelo cliente servidor
 Cliente: lado que inicia a transferência (seja de ou para o 
lado remoto)
 Servidor: hospedeiro remoto
 FTP: RFC 959
Transferência de arquivo: FTP
30
 Exemplos de comandos:
 Envie um texto ASCII sobre canal de controle
 USER username
 PASS password
 LIST retorna listagem do arquivo no diretório atual
 RETR filename recupera (obtém) o arquivo
 STOR filename armazena o arquivo no hospedeiro remoto
 Exemplos de códigos de retorno
 Código de status e frase (como no HTTP)
 331 Username OK, password required
 125 data connection already open; transfer starting
 425 Can’t open data connection
 452 Error writing file
Correio eletrônico
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 Três componentes principais: 
 Agentes de usuário
 Servidores de correio
 Simple mail transfer protocol: SMTP
Correio eletrônico
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 Agente de usuário
 Composição, edição, leitura de mensagens de correio
 Ex.: Eudora, Outlook, elm, Netscape Messenger
 Servidores de correio
 Núcleo da infraestrutura do email
 Caixa postal
 Fila de mensagens
 Protocolo SMTP 
 Permite aos servidores de correio trocarem mensagens entre 
si
 Cliente: “servidor” de correio que envia
 Servidor: “servidor” de correio que recebe
Correio eletrônico
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 Funções básicas
 Composição
 Criar mensagens e respostas
 Transferência
 Deslocamento da mensagem entre o remetente e o destinatário
 Geração de relatórios
 Informar ao remetente o que aconteceu com a mensagem
 Exibição das mensagens
 Disposição
 O que o destinatário faz com a mensagem após recebê-la
Correio eletrônico
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 Comparação entre carta e email
Correio eletrônico
35
 Formato da mensagem RFC 822
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
36
 Protocolo padrão de envio de email
 Faz uso do TCP
 Porta 25 ou 465 para conexão criptografada via SSL
 Transferência direta
 Três fases de transferência
 Handshaking (apresentação)
 Transferência de mensagens
 Fechamento
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
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 1) Alice usa o agente de usuário para compor a mensagem e “para” 
bob@someschool.edu
 2) O agente de usuário dela 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 do Bob
 4) O cliente SMTP envia a mensagem de Alice pela conexão TCP
 5) O servidor de correio de Bob coloca a mensagem na caixa de 
correio de Bob
 6) Bob invoca seu agente de usuário para ler a mensagem
Curso: Sistemas de informação
Disciplina: Redes de computadores II
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Matéria: Camada de aplicação
Comparação entre SMTP e HTTP
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 Ambos transferem arquivos para um hospedeiro
 HTTP – servidor web para servidor web
 SMTP – servidor de email para servidor de email
 Fazem uso de conexão persistente
 Diferenças
 HTTP – Protocolo de recuperação de informação
 SMTP – Protocolode envio de informação
Protocolos de acesso ao correio
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 SMTP: entrega e armazena no servidor do destino
 Protocolo de acesso: recupera mensagens do servidor
 Autorização e download 
 Manipulação de mensagens armazenadas no servidor
 POP3: Post Office Protocol [RFC 1939]
 IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730 ou 3501]
 HTTP
Post Office Protocol (POP)
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 Uso de uma conexão TCP
 Porta 110
 Três fases
 Autorização
 Nome de usuário e senha
 Transação
 Recupera a mensagem (apaga, remove)
 Atualização
 Realiza a tareda da fase de transação
S: +OK POP3 server ready 
C: user alice
S: +OK 
C: pass hungry 
S: +OK user successfully 
logged on
Fase de Autorização
Internet Mail Access Protocol (IMAP)
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 Problema de mobilidade do POP3
 Somente uma pasta
 IMAP 
 Porta 143
 Várias pastas
 Mais recursos, porém mais complexo
 Mensagens disponíveis a vários dispositivos
 Mantém todas as mensagens em um lugar: o servidor
Atividades
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1) Configurar contas de email utilizando o POP e IMAP. 
Analisar o tráfego e fazer fazer um resumo das diferenças
apresentadas.
1) https://support.google.com/mail/troubleshooter/1668960?rd=1#t
s=1665018,1665137,2769074
2) http://help.yahoo.com/kb/index?page=content&y=PRO
D_MAIL_ML&locale=en_US&id=SLN3216&impressions=tr
ue
2) Por meio da RFC 1939 verificar quais são os comandos do 
POP.
1) List, retr, dele e quit
3) Por que HTTP, POP3 e SMTP rodam sobre TCP?
1) As aplicações associadas a esses protocolos exigem que todos os 
dados da aplicação sejam recebidos na ordem correta e sem 
lacunas
Domain Name System (DNS)
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 Seres humanos podem ser identificados por várias
maneiras
 Nome de batistmo, CPF, RG, etc…
 Os computadores são iguais
 Nome do host, end. Binário
 Alteração do IP
 As redes só reconhecem enredeços numéricos
 Necessidade de conversão as strings ASCII em endereços
numéricos
 ARPANET – arquivo txt com endereços IP
 DNS 
 RFC 1034 e 1035
Domain Name System (DNS)
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 DNS é:
 Um banco de dados distribuído implementado em uma
hierarquia de servidores
 Um protocolo da camada de aplicação que permite aos
hospedeiros consutarem o BD distribuído
 Internet é dividida em mais de 200 dominíos superior
 Com, edu, gov, int, mil, net e org (originais)
 Biz, info, name, pro, aero, coop e museum (concedidos
posteriormente)
Domain Name System (DNS)
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 DNS utilizado por outras aplicações
 HTTP, SMTP, etc
 Máquina executa o lado cliente da aplicação
 Extrai a URL e passa para o cliente DNS
 O cliente DNS envia a consulta ao servidor DNS
 Recebe o endereço IP correspondente
 Distribuição de carga
Funcionamento DNS
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 Arranjo simples para o DNS
 Um único servidor de nomes contendo todos os
mapeamentos
 Ponto único de falha
 Manutenção
 Volume de tráfego
 Banco de dados centralizado distante
 Faz uso de BD distribuído
 Não há server que mapeia todos os hosts da Internet
 Servidores de nomes raiz
 Servidores de Top-Level-Domain (TLD) domínio de alto nível
 Servidores com autoridade
DNS Raiz
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 Conglomerado de servidores
 Servidores de nomes raiz:
 Buscam servidores de nomes autorizados se o mapeamento
do nome não for conhecido
 Conseguem o mapeamento
 Retornam o mapeamento para o servidor de nomes local
TLD e autorizados
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 Servidores top-level domain (TLD)
 Responsáveis pelos domínios com, org, net, edu etc e todos
os domínios top-level nacionais uk, fr, ca, jp.
 Servidores DNS autorizados
 Servidores DNS de organizações
 Podem ser mantidos por uma organização ou provedor de 
serviços
Exemplo de DNS
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Registro DNS
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 Campos dos registro de recursos (RFC 1035)
 TTL: tempo de vida do recuros
 Type: nome (name) e valor (value) dependerão do tipo
 A
 Name = host e Value = IP
 (relay1.bar.foo.com, 145.37.93.126)
 NS
 Name = domínio e Value = DNS com autoridade
 (foo.com dns.foo.com)
 CNAME
 Value = nome canônico do host
 (www.abc.com.br srv01.abc.com.br)
 MX 
 Value = nome canônico do servidor
 Name
 Value
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Redes de computadores
Camada de aplicação
Maio de 2014
Felipe Atourassap (faspmg@gmail.com)