Infraestrutura de Comunicação (Perguntas e Respostas sobre Camada de Aplicação)

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Possíveis perguntas e respostas sobre Mod1 e Mod2 
 
O que é internet? 
 
R: A Internet é uma rede de dispositivos computacionais (tablets, computadores, celulares, 
tvs, consoles, carros, etc), chamados de hospedeiros ou sistemas finais, conectados por 
enlaces (links, que podem ser com ou sem fio) que encaminham pacotes de dados entre si. 
 
O que são ISPs e quais os tipos diferentes de fornecimento de rede? 
 
 
R: ISPs (internet service providers) são provedores de internet, e o fornecimento pode ser 
via: 
 
● DSL (digital subscriber line): baixa taxa de transmissão. usa linha de telefone, passa 
dados e voz e serve como internet e telefone. a linha é dedicada; taxa upstream 
(casa pra fora) < 2,5 mbps; taxa downstream (de fora pra casa) < 24 mbps; 
● Sem fio: rede compartilhada de acesso que conecta sistemas finais ao roteador 
através de um ponto de acesso. Temos LAN (wifi), indoor e sem muita distância, 
variando de 10 mbps a 1 gbps, e longa distância, que são os 3g, 4g, LTE e ficam 
entre 1 e 10 mbps; 
● Ethernet (corporativa): universidades, empresas, etc. taxa de transmissão de 10 
mbps a 10 gbps, e os sistemas finais se ligam tipicamente a switches ethernet. 
Assemelha-se ao residencial; 
● Residencial: normalmente um ponto de acesso, sem fio e wifi, que passa conexão 
para todos. Também pode ser ethernet, variando de 10mbps a 10gbps; 
● tv à cabo: compartilham rede de acesso até o cable headend, (hfc, hybrid fiber coax, 
30 mbps downstream, 2 mbps upstream), a informação de internet e canais de tv 
são passados em frequências diferentes, com o objetivo de distinção (multiplexação 
por divisão de frequência). 
 
O que são protocolos e como eles funcionam? 
 
 
R: Protocolos são conjuntos de regras que definem o formato e a ordem das mensagens 
enviadas e recebidas entre as entidades de rede. Além disso, definem as ações que devem 
ser tomadas a partir dessas mensagens. Protocolos são utilizados em todos os lugares que 
exigem a comunicação entre duas entidades da rede, são determinísticos, e seguem um 
formato e uma ordem, além de operar em diferentes camadas. Alguns exemplos de 
protocolo são: IP (especificação de pacotes), TCP (transporte seguro de pacotes) e HTTP 
 
 
 
 
O que é uma API? 
 
 
R: API é uma interface de programação de aplicação. Os sistemas finais ligados à Internet 
oferecem uma API que especifica como o programa que é executado no sistema final 
solicita à infraestrutura da Internet que envie dados a um programa de destino específico, 
executado em outro sistema final. Em outras palavras, são regras que o software emissor 
deve cumprir para que a Internet seja capaz de enviar os dados ao programa de destino. 
 
 
 
Quais são as infraestruturas de rede? 
 
 
R: Temos a borda da rede, que são os hosts e data centers; as redes de acesso, que são 
enlaces de comunicações cabeados e sem fio; e por fim, o núcleo da rede, com roteadores 
interconectados (rede de redes). 
 
 
Cite funções do host 
 
 
R: Envia pacotes de dados à taxa R (atraso = tamanho do pacote/velocidade de 
transmissão), capta mensagens da aplicação e quebra os dados em pacotes menores de 
bits que sejam mais fáceis de processar 
 
 
Explique meios físicos guiados e não guiados e cite exemplos de cada 
um deles 
 
 
R: 1) Guiados: sinais se propagam em via sólida. Temos coaxial, que são dois condutores 
de cobre concêntricos e bidirecionais, de banda larga com múltiplos canais. Também temos 
a fibra, que é de vidro e transporta os pulsos de luz a cada 1 bit, com alta velocidade e 
baixa taxa de erro por causa dos repetidores ao longo da fibra, além de ser imune a ruídos 
eletromagnéticos; 
 
2) Não guiados: propagados livremente, tipo rádio. Ondas eletromagnéticas, sem partes 
físicas, bidirecional, sujeito a efeitos de propagação. Exemplos: microondas terrestres, lan 
(wifi), longa distância (celular) e satélites. 
 
 
 
 
 
O que é o núcleo da rede? 
 
R: É uma malha de roteadores interconectados (ISPs). Eles devem ser conectados para 
que existam vários caminhos possíveis para chegar ao destino (caso algum problema 
ocorra em um roteador, pode passar por outro). 
 
Como o núcleo da rede lida com enfileiramento e perda de pacotes? 
 
 
R: Quando a taxa de chegada se torna maior do que a taxa de transmissão do enlace, os 
pacotes começam a se enfileirar, causando um congestionamento, e aguardarão a fila 
vagar novamente. Caso isso não aconteça, a memória chegará ao seu limite, e pacotes 
eventualmente podem ser descartados (UDP). Os pacotes descartados podem ser 
retransmitidos posteriormente, dependendo do protocolo imposto (TCP). 
 
 
Cite as diferenças entre comutação de pacotes e comutação de circuitos 
 
R: - Máximo (35) vs 10 usuários. ou seja, permite mais usuários; 
- Caso passe de 35 usuários, existirá um congestionamento de pacotes, e 
eventualmente perda de pacotes. então, o maior número de usuários não vem de 
graça; 
- Circuitos garantem funcionalidade; 
 
Resumindo o embate: pacotes são melhores para dados em rajada (bursty data), mas pode 
existir um congestionamento excessivo, que resultam em atrasos e perdas de pacote, 
necessário protocolos para prover transferência confiável de dados e controle de 
congestionamento. circuitos são mais estáveis, mas a expansão da rede é complicada. Para 
prover comportamento semelhante a um circuito, deveríamos garantir banda passante 
necessária para as aplicações de áudio/vídeo, algo que ainda não foi resolvido pela internet. 
 
 
Cite e explique as quatro fontes de atraso nas redes 
 
R: as fontes de atraso são de: transmissão (L/R), processamento (verificar erros, determinar 
saída, raramente passa de 1ms), de fila (tempo aguardando, depende do 
congestionamento), e propagação (d = comprimento do enlace, s = velocidade de 
propagação do meio, 2x10^8 m/sec, dprop = d/s). O atraso total é a soma dos quatro. 
Especificamente falando do atraso de fila, considerando R = banda passante do enlace, L = 
tamanho do pacote e a = taxa média da chegada de pacotes, temos que, se La/R ~ 0, o 
atraso de fila médio é pequeno. se La/R <= 1, o atraso de fila médio é grande, e para La/R > 
0, o atraso de fila é dito infinito, tem mais “trabalho” chegando do que se pode processar. 
 
 
 
 
 
Cite as camadas da pilha de protocolos internet e explique cada uma 
 
R: 
 
5) Aplicação (pacote = mensagem): suporte às aplicações de rede, com http (requisição e 
transferência de documentos via web), smtp (emails) e ftp (transferência entre dois sistemas 
finais); 
4) Transporte (pacote = segmento): transferência de dados entre processos, com TCP 
(serviços orientados à conexão para suas aplicações, controla o fluxo e fragmenta 
mensagens longas) e UDP (serviços não orientados); 
3) Rede (pacote = datagrama): roteamento de datagramas da fonte ao destino, com IP 
(define os campos no datagrama e o modo como os sistemas finais e os roteadores agem 
nesses campos) e protocolos que definem a rota; 
2) Enlace (pacote = quadro): transferência de dados entre elementos de rede vizinhos, com 
ethernet, wifi e ppp; 
1) Física. 
 
Como funciona o processo de encapsulamento? 
 
R: A aplicação gera uma mensagem M que é repassada para a unidade de transporte e se 
torna um segmento (Ht + M). A unidade de rede gera um datagrama (Hn + Ht + M), que é 
enquadrada pelo enlace (Hl + Hn + Ht + M), chegando ao meio físico para ser 
repassada adiante. 
 
Instrumentos de repasse intermediários também fazem parte desse processo. Mas a 
mensagem da fonte entra “por baixo” (meio físico). Nos switches, ela passa pela camada de 
enlace e nos roteadores, pela de enlace e de rede antes de seguir. 
 
Ao chegar ao destino, a mensagem entra pelo físico e é processada bottom-up. A saída 
pela fonte é top-down. 
 
São agregados blocos de ação no sentido top-down na fonte, pois são os blocos (headers) 
“executados”. Já no sentido bottom-up do destino, a mensagem chega com os blocos que 
precisam ser executados e processados para que a mensagem chegue no destino deforma 
correta, até a camada de aplicação. 
 
 
O que é DDoS? 
 
R: DDoS (Distributed Denial of Service) é um tipo de ataque malicioso que envolve diversos 
atacantes, e nada mais é do que um conjunto de DoS (denials of service), com esses 
atacantes distribuindo e coordenando ataques em massa, sobrecarregando todo um 
sistema e deixando-o fora do ar. Diferentemente dos ataques hackers tradicionais, o DDoS 
tem como único objetivo sobrecarregar os servidores e tirá-los do ar. 
 
 
 
 
 
 
Quais são as arquiteturas de aplicação? Explique um pouco cada uma 
delas 
 
R: existem três: 
 
Cliente-Servidor: Clientes nem sempre estão online, IPs dinâmicos e não se comunicam 
diretamente entre si. Servidor sempre online, IP permanente e múltiplos servidores; como 
exemplo: uma aplicação web, onde o usuário acessa a hora que quiser mas o site tem que 
estar sempre no ar para que possa ser acessado. 
 
P2P pura: não existe servidor sempre online, end systems arbitrários com comunicação 
direta entre si, peers conectados intermitentemente e mudam de IP, e é altamente escalável 
mas difícil de gerenciar; 
 
Híbrido: com exemplos como skype e IM (instant messaging, whatsapp e relacionados), 
temos para o primeiro uma obtenção de endereço remoto, com servidores centralizados, e 
uma conexão direta entre clientes, sem mediação de servidores. Já para os IMs, no modo 
chat é P2P, e a localização é centralizada. 
 
 
O que é um socket e como ele funciona? 
 
R: Socket é uma interface entre o processo da aplicação e o protocolo da camada de 
transporte gerenciada pelo SO. Processos enviam/recebem mensagens para/de sockets, e 
podemos pensar em sockets como portas, onde processos emissores “abrem as portas” e 
se comunicam com a infraestrutura de transporte, que leva a mensagem para o socket do 
processo receptor. 
 
 
Quais informações são necessárias para que haja um endereçamento de 
processos correto e efetivo? 
 
R: são necessários o endereço de IP do host e o número da porta associada ao processo 
específico em questão, pois podem ter vários processos em execução no mesmo IP. 
 
Cite características que aplicações podem exigir de serviços de 
transporte. Aproveite e fale um pouco sobre esses serviços 
 
R: Existem três tópicos a serem abordados em se tratando de características que 
aplicações podem exigir: 
 
1) Perda de dados: algumas aplicações toleram perdas, outras exigem 100% de 
confiança no transporte de dados; ex: aplicações web. 
2) Prazo de entrega: algumas aplicações exigem baixo atraso; ex: comunicação por 
voz. 
3) Banda passante: algumas aplicações exigem uma quantidade mínima de banda 
passante para ser executada, e outras usam a que tem (são chamadas elásticas) 
 
 
 
Agora, falando dos serviços de transporte, temos: 
 
● TCP: 
- Orientado à conexão (requer cliente => servidor); 
- Transporte confiável; 
- Controle de fluxo e congestionamento (não gera filas, emissor só manda o 
que receptor pode receber e limita a velocidade de transmissão se a rede 
esteja congestionada); 
- Não provê prazo de entrega, mínima banda passante (compatibilização de 
velocidade entre remetente e receptor); 
- Exemplos de aplicações que usam TCP: SMTP, Telnet, HTTP, FTP. 
 
 
● UDP: 
- Transferência não confiável porém segura (seguro != confiável); 
- Serviço econômico, mas não provê conexão, confiabilidade, controle de fluxo 
e congestionamento, entrega de prazo nem banda passante; 
- Telefonia via internet tipo skype tipicamente usa UDP, e streaming multimídia 
também pode usar UDP; 
- Ele é mais leve para rodar (tem menos linhas de código); 
- Serviços do TCP podem ser inadequados à aplicação; 
- Mais eficiente quando aplicação tem menos exigências; 
- Simplicidade; 
 
 
Explique o que é o protocolo HTTP e quais são suas diferentes 
conexões 
 
R: HTTP é um protocolo da camada de aplicação da web. Possui arquitetura cliente-
servidor, onde o cliente é o browser, e usa protocolo de transporte TCP. É um protocolo 
stateless e normalmente não guarda log de requisições passadas. O protocolo HTTP tem 
conexões persistentes e não persistentes. A conexão não persistente envia um objeto por 
vez, via uma única conexão TCP, e é usado pelo HTTP 1.0, enquanto a persistente envia 
múltiplos objetivos por vez, via uma única conexão TCP, e é usado pelo HTTP 1.1. Além 
disso, a conexão não persistente fecha a conexão logo após a finalização, enquanto a 
persistente mantém a conexão aberta após resposta do servidor. O HTTP persistente pode 
usar pipeline, que é o padrão do HTTP 1.1, enviando requisições com média de velocidade 
de 1 RTT para todos os pacotes. É preferível o uso de HTTP persistente por ser mais rápido 
que os 2 RTTS por objeto que o HTTP não persistente oferece. 
 
 
 
 
 
 
O que são cookies e como funcionam? 
 
R: Basicamente, um cookie é um arquivo de texto muito simples, cuja composição depende 
diretamente do conteúdo do endereço web visitado. Por exemplo, a maioria dos sites 
armazenam informações básicas, como endereços IP e preferências sobre idiomas, cores, 
etc. Contudo, em portais como o gmail e o hotmail, nomes de usuários e senhas de email 
também fazem parte dos Cookies. Quando você visita um site pela primeira vez, este envia 
um cookie como resposta para o seu navegador, contendo as suas preferências, em 
formato de texto. Este pequeno arquivo ficará armazenado em seu computador até que 
perca sua validade. Enquanto o cookie estiver salvo em seu PC, toda vez que você digitar o 
endereço do site, o seu navegador irá enviar este arquivo para o site que você está 
conectado. Desta maneira, as suas configurações serão aplicadas de maneira automática. 
 
 
O que é cache e para que ele serve? 
 
R: Cache é o termo usado para classificar um conjunto determinado de informações salvas 
que refletem componentes estáticos do site, como imagens e documentos em geral que 
formam a página. À princípio, o ponto positivo disso é que, toda vez que você abre uma 
página, seu navegador não precisa requisitar todos os dados da Internet, carregando-os a 
partir do cache em um processo que economiza banda e torna a navegação mais rápida, já 
que é mais rápido ler arquivos no seu computador do que requisitá-los da Internet. 
 
 
Explique o controle de dados do protocolo FTP entre dois sistemas 
finais 
 
R: Cliente FTP contacta servidor na porta 21, dizendo que quer usar TCP como protocolo 
de transporte. Assim, o cliente obtém autorização sobre conexão de controle e começa a 
navegar pelo diretório remoto, através dos comandos da conexão de controle. Quando o 
servidor recebe um comando para transferência de arquivo, o servidor abre uma conexão 
TCP de dados para o cliente e, após o arquivo ser transferido, o servidor fecha a conexão, 
abrindo outra logo depois, também TCP de dados, para transferir outro arquivo. O server do 
servidor FTP mantém o “estado atual”, com diretório atual e autenticação anterior. 
 
 
Fale um pouco sobre SMTP 
 
R: O SMTP — Simple Mail Transfer Protocol — é o protocolo de transferência de email 
simples, que define a padronização das informações que identificam cada email e o 
caminho que ele deve percorrer para ser entregue de forma íntegra, sigilosa e segura. Entre 
as diferentes etapas, a passagem por um servidor SMTP é uma das mais relevantes. O 
SMTP usa conexões persistentes e envia múltiplos objetos por mensagem. Para encontrar 
o servidor de destino, o SMTP conecta-se ao DNS, que encontra o destinatário via IP. 
Geralmente, o email passará por outros servidores SMTP até encontrar o SMTP 
destinatário. Depois da mensagem ser verificada, ela será encaminhada para o servidor 
IMAP (Internet Mail Access Protocol) ou POP3 (Post Office Protocol), que será responsável 
pela entrega da mensagem ao destinatário; 
 
 
Disserte sobre DNS 
 
R: DNS (Domain Name System) é um protocolo da camada de aplicação e funciona como 
um sistema de tradução de endereços IP para nomes de domínio. Exemplo, cin.ufpe.br é só 
um amontoado de números sem o DNS. O DNS é uma basede dados distribuída 
hierarquicamente com muitos servidores de nome, e ele permite que esses hosts e 
servidores de nome se comuniquem para resolução de endereços/nomes. A hierarquia do 
DNS, em formato de pirâmide, é: Servidor Raiz => Servidores Top Level Domain (TLD) e 
Servidores DNS autorizados. Alguns serviços do DNS são: 
 
● Tradução do nome do host para endereço IP; 
● Host aliasing (nome canônico e alternativo); 
● Mail server aliasing; 
● Distribuição de carga (replicação de servidores para criar um conjunto de endereços 
IP para o mesmo nome canônico); 
 
O DNS é descentralizado, por bons motivos: não se torna um único ponto de falha, distribui 
bem o volume de tráfego, descentraliza base de dados e propõe uma manutenção mais 
simples. 
 
Caso um cliente queira um IP específico, e.g amazon.com, funciona assim: 
 
● Cliente indaga um servidor raiz para encontrar servidor .com (TLD); 
● Cliente indaga servidor TLD para obter servidor DNS amazon.com (autorizado); 
● Cliente indaga servidor DNS autorizado amazon.com para obter endereço de IP de 
www.amazon.com.