ASPER Aula RC AR Camada Aplicação HTTP 2011.2

(1)

2: Camada de Aplicação 1

Arquitetura de Redes

Prof. Felipe Soares

felipesoaresdo@gmail.com

Faculdades Asper

CST em Redes de Computares

Camadas de protocolos das Redes de

Computadores



Inicialmente os fabricantes trabalhavam de forma

separada no desenvolvimento de suas tecnologias:

Não existia padronização!!!



Com o intuito de estabelecer alguma padronização

e permitir uma integração entre as diversas

tecnologias, as instituições:

ISO (Internacional Standard Organization - ISO) e ITU (Internacional Telecomunication Union - ITU) definiram um modelo de referência contendo 7 camadas.

 O Modelo OSI (Open Systems Interconnection)  A definição em camadas facilitam o:

• Projetoe Implementação • Ensinoe Aprendizagem

(2)

Camadas de protocolos das Redes de

Computadores



Cada camada por ser implementada separadamente

sem afetar as demais.



O modelo OSI teve muito sucesso na literatura de

Redes de Computadores, mas não teve o mesmo

sucesso no âmbito comercial.



O modelo da Internet (TCP/IP) simplifica o modelo

OSI.

Relação entre os modelos

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace Dados

Física

Aplicação

Transporte

Rede

Modelo TCP/IP

Modelo OSI

Aplicação

Transporte

Rede

Modelo TCP/IP Híbrido

Enlace Dados

Física

Enlace Dados

(3)

Relação entre os modelos

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace Dados

Física

Aplicação

Transporte

Rede Acesso a Rede

HTTP, FTP, Telnet, IRC, SMTP, POP3, DNS, SNMP, TFTP ASCII, EBCDIC, GIF, JPEG, MPEG, MIDI, MP3, WAV

NetBIOS over TCP (NBT), RPC, NFS

TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) ICMP

, IP,

ARP

802.3/Ethernet II, FDDI, 802.11, ATM, PPP, FrameRelay, ISDN UTP, Coaxial, F.Óptica, RJ-45, EIA/TIA 568, RS-232, V.35

OSI

TCP/IP

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace Dados

Física

Aplicação

Transporte

Rede

Acesso a Rede

DADOS

SEGMENTO

PACOTE

QUADRO

BITS

Applicações Usuários

Compressão, Criptografia, Codificação

Mantem os dados de diferentes apps separados

Mantém os processos nos hosts (Portas)

Determinação de Melhor Caminho entre Redes (End Logico)

Preparação e Controle sobre a transmissão física (End Fisico)

Transmissão Física

PC

Router

Switch, NIC

HUB

Serviços das Camadas Encapsulamento (PDU) Dispositivos

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace Dados

Física

Aplicação

Transporte

Rede

Acesso a Rede

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace Dados

Física

Aplicação

Transporte

Rede

Acesso a RedeEnlace Dados

Física

Enlace Dados

Física

O que é uma aplicação em Rede?



São programas que rodam em sistemas

finais/hospedeiros (hosts) e se comunicam entre si

através da Rede.



A Internet oferece suporte para a troca de

mensagens entre aplicações através de canais

lógicos de comunicação (oferecidos pelos

protocolos TCP/IP) - Sockets.



Cada aplicação utiliza protocolos específicos –

(4)

Capítulo 2: Camada de Aplicação

Metas do capítulo:

 aspectos conceituais e de implementação de protocolos de aplicação em redes  modelos de serviço da camada de aplicação  Aprender sobre protocolos através do estudo de protocolos populares da camada de aplicação

Mais metas do capítulo



protocolos específicos:

 HTTP  FTP  SMTP/ POP3/ IMAP  DNS 

a programação de

aplicações de rede

 programação usando a API

de sockets 2: Camada de Aplicação 8

Roteiro do Capítulo 2



2.1 Princípios dos

protocolos da camada

de aplicação

 clientes e servidores  requisitos das aplicações

 Cache Web na rede  Redes de distribuição de conteúdo 

2.2 Web e HTTP



2.3 FTP



2.4 Correio Eletrônico

 SMTP, POP3, IMAP 

2.5 DNS



2.9 Distribuição de

conteúdo

(5)

Aplicações de rede

 Um processoé um

programa que executa num hospedeiro.

 2 processos no mesmo hospedeiro se comunicam usando comunicação entre processosdefinida pelo sistema operacional (SO).  2 processos em hospedeiros distintos se comunicam usando um protocolo da camada de aplicação. 

Um

agente de usuário

(UA)

é uma interface

entre o usuário “acima”

e a rede “abaixo”.

 Implementa o protocolo da camada de aplicação  WWW: browser  Correio: leitor/compositor de mensagens  streaming de áudio/vídeo: tocador de mídia 2: Camada de Aplicação 10

Aplicações e protocolos da camada de aplicação

Aplicação: processos distribuídos em comunicação

 p.ex., correio, Web,

compartilhamento de arquivos P2P, mensagens instantâneas

 executam em hospedeiros no

“espaço de usuário”

 trocam mensagens para

implementar a aplicação

Protocolos da camada de aplicação

 uma “parte” da aplicação  define mensagens trocadas por

apls e ações tomadas

 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

(6)

Os protocolos da camada de

aplicação definem



Tipos de mensagens

trocadas, ex. mensagens

de pedido e resposta



Sintaxe dos tipos das

mensagens: campos

presentes nas mensagens

e como são identificados



Semântica dos campos,

i.e., significado da

informação nos campos



Regras para quando os

processos enviam e

respondem às mensagens

Protocolos de domínio

público:



definidos em RFCs



Permitem a

interoperabilidade de

fabricantes



ex, HTTP e SMTP

Protocolos proprietários

Paradigma cliente-servidor (C-S)

Apl. de rede típica tem duas

partes: clientee servidor transporteaplicação rede enlace física aplicação transporte rede enlace física Cliente:

 inicia contato com o servidor (“fala primeiro”)

 tipicamente solicita serviço do servidor

 para WWW, cliente

implementado no browser; para correio no leitor de mensagens

Servidor:

 provê ao cliente o serviço requisitado

 p.ex., servidor WWW envia página solicitada; servidor de correio entrega mensagens

pedido

(7)

Comunicação entre processos através da

rede

 Os processos enviam/ recebem mensagens para/ dos seus

sockets

 Um socketé análogo a uma porta

 Processo transmissor envia a

mensagem através da porta

 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 2: Camada de Aplicação 14

Endereçando os processos:

 Para que um processo

receba mensagens ele deve possuir um identificador  Cada hostpossui um

endereço IP único de 32 bits

 P:o endereço IP do hostno qual o processo está sendo executado é suficiente para identificar o processo?  Resposta:Não, muitos

processos podem estar executando no mesmo host

 Se temos apenas um endereço IP, como todos os serviços podem funcionar ao mesmo tempo sem entrar em conflito?

 O identificador inclui tanto o endereço IP quanto os

números das portas

associadas com o processo no host.  Números de portas:  Servidor HTTP: 80  Email: 25 (SMTP), 110 (POP3)  SSH:22  DNS: 53

(8)

De que serviço de transporte uma

aplicação precisa?

Perda de dados

 algumas apls (p.ex. áudio) podem tolerar algumas perdas

 outras (p.ex., transf. de arquivos, telnet) requerem transferência 100% confiável

Temporização

 algumas apls (p.ex.,

telefonia Internet, jogos interativos) requerem baixo retardo para serem “viáveis”

Largura de banda

 algumas apls (p.ex.,

multimídia) requerem quantia mínima de banda para serem “viáveis”

 outras apls (“apls elásticas”) conseguem usar qq quantia de banda disponível

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 Perdas sem perdas sem perdas sem perdas tolerante tolerante tolerante Banda elástica elástica elástica áudio: 1Mb vídeo: 5Mb como anterior > alguns Kbps Sensibilidade temporal não não não sim sim sim

(9)

Serviços providos por protocolos de

transporte Internet

Serviço TCP:

 orientado a conexão:

inicialização requerida entre cliente e servidor

 transporte confiável entre processos remetente e receptor

 controle de fluxo:remetente não vai “afogar” receptor  controle de

congestionamento:

estrangular remetente quando a rede estiver carregada  não provê:garantias

temporais ou de banda mínima

Serviço UDP:

 transferência de dados não confiável entre processos remetente e receptor  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?

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 TCP TCP TCP ou UDP TCP ou UDP tipicamente UDP

(10)

Roteiro do Capítulo 2



2.1 Princípios dos

protocolos da camada

de aplicação

 clientes e servidores  requisitos das aplicações 

2.2 Web e HTTP



2.3 FTP



2.4 Correio Eletrônico

 SMTP, POP3, IMAP 

2.5 DNS



2.6 Programação de

Sockets com TCP



2.7 Programação de

Sockets com UDP



2.8 Construindo um

servidor Web



2.9 Distribuição de

conteúdo

 Cache Web na rede  Redes de distribuição de

conteúdo

 Compartilhamento de

arquivos P2P

Camadas de protocolos das Redes de

Computadores



WWW é uma aplicação da Internet (e não a

Internet!)

 Inventada em 1989 por Tim Berners-Lee

no Centre Européan pour Rechèrche Nucleaire (CERN), em Genebra, Suiça.



Duas idéias centrais do WWW:

 Hyperlinks

 Uniform Resource Locators (URL).



Mosaic: o primeiro “web reader” a ficar conhecido

 Escrito em 1993 no National Center for Supercomputing

Applications (NCSA) por Marc Andressen

(11)

WWW



Página WWW:

 consiste de “objetos”  endereçada por uma URL



Quase todas as páginas

WWW consistem de:

 página base HTML, e  vários objetos

referenciados.



URL tem três partes: o

protocolo, nome do

servidor, e nome de

caminho:



Agente de Usuário (AU)

para WWW

(browser)

:

 MS Internet Explorer  Firefox, Chorme, Opera



Servidor para WWW se

chama “servidor WWW

ou web”:

 Apache (domínio público)  MS Internet Information

Server (IIS)

http://www.unipe.br/algum-depto/pic.gif

A aplicação WWW usa o protocolo

HTTP (

hypertext transfer protocol

)



HTTP/0.9

- Lida com objetos HTML simples



HTTP/1.0 (RFC 1945)

- Objetos mais complexos,

tabelas, multimídia, formulários



HTTP/1.1 (RFC 2616)

–

Versão atual

- Otimizações

de desempenho, correção de falhas "keep-alive"

connections, virtual hosting, proxy connection



HTTP-NG (HTTP/2.0)

- Proposta de sucessor do

HTTP/1.1, concluída em 1998 . Propõe a divisão do

protocolo em 3 sub-camadas: message transport

layer, remote invocation layer, Web Application

Muito complexo e ainda não adotado

(12)

Protocolo HTTP



HTTP

só transporta os objetos

 O formato do objeto é um padrão à parte



HTML

é um padrão de formatação para

documentos

 Documentos HTML incluem informações sobre como

formatar

visualmente o texto e os objetos

embutidos (ex: figuras)

 HTML usa “tags” (rótulos) para indicar formatação



Outros padrões também são usados

 Exemplo: Extensible Markup Language(XML)

WWW: o protocolo HTTP

HTTP: hypertext

transfer protocol

 protocolo da camada de aplicação para WWW  modelo cliente/servidor

 cliente:browserque

pede, recebe, “visualiza” objetos WWW  servidor:servidor WWW envia objetos em resposta a pedidos  http1.0: RFC 1945  http1.1: RFC 2068 PC executa Explorer Servidor executando servidor WWW Apache Mac executa Navigator

(13)

Mais sobre o protocolo HTTP

Usa serviço de transporte

TCP:

 cliente inicia conexão TCP (cria socket) ao servidor, porta 80

 servidor aceita conexão TCP do cliente

 mensagens HTTP (mensagens do protocolo da camada de apl) trocadas entre browser

(cliente HTTP) e servidor Web (servidor HTTP)  encerra conexão TCP

HTTP é “sem estado”

 servidor não mantém

informação sobre pedidos anteriores do cliente 2: Camada de Aplicação 26

Conexões HTTP

HTTP não persistente



No máximo um objeto

é enviado numa

conexão TCP.



HTTP/1.0 usa o HTTP

não persistente



Cada objeto necessita

de uma nova conexão

TCP

HTTP persistente



Múltiplos objetos

podem ser enviados

sobre uma única

conexão TCP entre

cliente e servidor.



HTTP/1.1 usa conexões

persistentes no seu

modo default

(14)

Exemplo de HTTP não persistente

Supomos que usuário digita a URL

www.algumaUniv.br/algumDepartmento/inicial.index

1a.Cliente http inicia conexão TCP a servidor http (processo) a www.algumaUniv.br. 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 www.algumaUniv.br espera por conexão TCP na porta 80. “aceita” conexão, avisando ao cliente

3.servidor http recebe mensagem de pedido, formula mensagem

de respostacontendo objeto

solicitado

(algumDepartmento/inicial.index), envia mensagem via socket

tempo

(contém texto, referências a 10 imagens jpeg)

TCP

HTTP

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 .

(15)

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:

 um RTT para iniciar a conexão TCP

 um RTT para o pedido HTTP e o retorno dos primeiros bytes da resposta HTTP  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 tempo 2: Camada de Aplicação 30

HTTP persistente

Problemas com o HTTP não

persistente:

 requer 2 RTTs para cada

objeto

 SO aloca recursos do hostpara

cada conexão TCP

 os browsersfreqüentemente

abrem conexões TCP paralelas para recuperar os objetos referenciados

HTTP persistente

 o servidor deixa a conexão

aberta após enviar a resposta

 mensagens HTTP seguintes

entre o mesmo cliente/servidor são enviadas nesta conexão

(16)

Componentes da Web: Proxy



“Proxy” = “procurador”



Intercepta e Vistoria as requisições HTTP

 Aplica políticas definidas por uma organização

• Exemplos:

» Não permitir acesso ao site www.orkut.com, www.youtube.com

Componentes da Web: Caches



Armazena documentos freqüentemente acessados

 Geralmente é uma tarefa do proxy

 Evita solicitar o mesmo documento duas vezes

(17)

Content Delivery Network

(CDN)

Em casos de alto índice de requisições dos clientes, podem ser instalados neste cenário, múltiplos servidores de forma que esta demanda de requisições possa ser dividida entre eles, com possíveis implementações de cachês.

Akamai

Google contrata Akamai para transmissão do YouTube Live: 700 mil

espectadores simultâneos

(18)

mensagem de pedido HTTP: formato geral

formato de mensagem HTTP:

pedido



Dois tipos de mensagem HTTP:

pedido, resposta



mensagem de pedido HTTP:

 ASCII (formato legível por pessoas)

GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Host: www.unipe.br

User-agent: Mozilla/4.0

Accept: text/html, image/gif,image/jpeg Accept-language:pt linha do pedido (comandos GET, POST) linhas do cabeçalho

(19)

formato de mensagem HTTP:

resposta

HTTP/1.1 200 OK

Date: Thu, 06 Aug 2010 12:00:15 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

2a: Camada de Aplicação 38

Métodos de Requisição HTTP



GET



O método GET é usado quando queremos

pesquisar ou passar dados para uma outra página

usando a URL da página. Ex.:

http://www.site.com.br/busca.php?produto=543

 Tudo que é inserido depois do "?" é considerado Query

String e pode ser acessado na página atual usando a

combinação nome=valor, onde nome é "produto" e valor é "543".

 Se mais de um par nome=valor precisar ser fornecido, o

simbolo "&" é usado na separação.

Veja:http://www...br/busca.php?produto=543&tipo=3

38 2: Camada de Aplicação

(20)

Métodos de Requisição HTTP



HEAD



Obtém informações sobre um documento do

servidor (mas não pede o documento)



POST



POST é utilizado para enviar mensagens que

fazem upload de dados ao servidor Web.

• Por exemplo, quando o usuário insere dados em um formulário incluído em uma página Web, POST inclui os dados na mensagem enviada ao servidor.

• <form name="teste" method="post" action="pesquisar.php"> <input type="text" name="produto"> </form>

Campos de Cabeçalho de Requisição 1/3



User-Agent

 Especifica informações relativas ao software cliente

usado na

requisição.

 Exemplo: User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE

6.0; Windows NT 5.1)



Accept

 Usado para especificar determinados tipos de mídias que

são aceitáveis para a resposta.

(21)

Campos de Cabeçalho de Requisição 2/3



Accept-Encoding

 Similar ao Accept, mas restringe os tipos de codificação

de

conteúdo que são aceitáveis na resposta.

 Exemplo: Accept-Encoding: compress, gzip, deflate



Accept-Language

 Especifica o conjunto de linguagens naturais preferidas

para a

resposta.

 Exemplo: Accept-Language: en-gb; en;

Campos de Cabeçalho de Requisição 3/3



Accept-Charset

 Usado para indicar o conjunto de caracteres que são

aceitáveis

para a resposta.

(22)

Campos de Cabeçalho de Resposta (1/3)



Accept-Ranges

 O servidor indica que pode aceitar futuras requisições

de blocos parciais (partes) de objetos.

 Exemplo: Accept-Ranges: bytes



Server



Contém informações sobre o software usado

pelo servidor de origem que atendeu o pedido.

 Exemplo: Server: Apache/1.3.23 (Unix) (Red-Hat/Linux)

mod_python/2.7.6 Python/1.5.2 mod_ssl/2.8.7 OpenSSL/0.9.6b DAV/1.0.3 PHP/4.1.2 mod_perl/1.26

Campos de Cabeçalho de Resposta (2/3)



Content-Type

 Indica o tipo de mídia sendo enviada no corpo da

resposta.

 Exemplo: Content-Type: text/html;

charset=ISO-8859-4



Content-Encoding

 Indica o mecanismo de codificação do documento sendo

enviado.

(23)

Campos de Cabeçalho de Resposta (3/3)



Content-Length

 Indica o tamanho em bytes do corpo da entidade sendo

enviada.

 Exemplo: Content-Length: 4836



Content-Language

 Indica a linguagem natural utilizada na criação do corpo

da

entidade sendo enviada.

 Exemplo: Content-Language: pt-br



Last-Modified



Indica a data e a hora de modificação do

objeto enviado

 Exemplo:Last-Modified: Wed, 03 Mar 2004 08:12:31

GMT

Exemplo (Resposta)

HTTP/1.1 200 OK

Date: Sun, 29 Feb 2004 13:35:27 GMT Server: Apache/1.3.23 (Unix) (Red-Hat/Linux) mod_python/2.7.6 Python/1.5.2 mod_ssl/2.8.7 OpenSSL/0.9.6b DAV/1.0.3 PHP/4.1.2

mod_perl/1.26 mod_throttle/3.1.2

Last-Modified: Tue, 09 Apr 2002 18:56:58 GMT ETag: "65608-b4a-3cb3397a"

Accept-Ranges: bytes Content-Length: 2890 Content-Type: text/html

(24)

Exemplos Método GET (Continuação)

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2

Final//EN"><HTML> <HEAD> <TITLE>Test Page for the Apache Web Server on Red Hat Linux</TITLE> </HEAD><!-- Background white, links blue

(unvisited), navy (visited), red (active)--> <BODY BGCOLOR="#FFFFFF">

<H1 ALIGN="CENTER">Test Page</H1> This page is used to test the proper operation of the Apache Web server after it has been installed. If you can read this page, it means that the Apache Web server installed at this site is working properly.

<HR WIDTH="50%"> ...

<A HREF="http://www.redhat.com/"><IMG

SRC="poweredby.png" ALT="[ Poweredby Red Hat Linux ]"></A></P>

</BODY></HTML>

2a: Camada de Aplicação 48

códigos de status da resposta

HTTP



Informativo (1XX)



Bem sucedido (2XX)



Redirecionamento (3XX)



Erro de Cliente (4XX)



Erro de Servidor (5XX)

48 2: Camada de Aplicação

(25)

códigos de status da resposta

HTTP

200 OK (Sucesso)

 sucesso, objeto pedido segue mais adiante nesta mensagem

301 Moved Permanently (Redirecionamento)

 objeto pedido mudou de lugar, nova localização

400 Bad Request (Erro de Cliente)

 mensagem de pedido não entendida pelo servidor

403 Forbidden (Erro de Cliente)

• Usuário não está autorizado a abrir ou listar algum

diretório do site solicitado.

404 Not Found (Erro de cliente)

 documento pedido não se encontra neste servidor ou não

foi encontrado.

Na primeira linha da mensagem de resposta

servidor->cliente. Alguns códigos típicos:

códigos de status da resposta

HTTP

505 HTTP Version Not Supported (Erro do

Servidor)

 versão de http do pedido não usada por este servidor

500 (Internal Server Error) (Erro do

Servidor)

 O erro 500 geralmente indica que ocorreu um problema ao

se tentar executar um script PHP ou CGI (binário, Perl etc.).

(26)

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 unipe.br Qualquer coisa digitada é enviada para a porta 80 do www.ic.uff.br

telnet servidor 80

2. Digite um pedido GET HTTP:

GET /~michael/index.html HTTP/1.1 Digitando isto (deve teclar

ENTER duas vezes), está enviando este pedido GET mínimo (porém completo) ao servidor http