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Camada de Aplicação

Sumário

A camada de aplicação é uma camada de abstração que engloba protocolos que realizam a comunicação fim-a-fim entre aplicações. É responsável por prover serviços para aplicações de modo a separar a existência de comunicação em rede entre processos de diferentes computadores.

Ela, basicamente, cria as especificações de como será a comunicação entre duas aplicações entre hosts.

O protocolo da camada de aplicação define:

  • Tipo das mensagens trocadas, mensagens de requisição e resposta;
  • Sintaxe dos tipos de mensagem: os campos nas mensagens e como são delineados ;
  • Semântica dos campos, ou seja, significado da informação nos campos;
  • Regras para quando e como os processos enviam e respondem às mensagens.

De qual serviço de transporte uma aplicação necessita?

  • Perda de dados
  • Algumas aplicações (ex.: áudio) podem tolerar alguma perda
  • Outras aplicações (ex.: transferência de arquivos, sessão remota) exigem transferência de dados 100% confiável
  • Temporização
  • Algumas aplicações (ex.: telefonia IP, jogos interativos) exigem baixos atrasos para serem “efetivos”
  • Banda passante
  • Algumas aplicações (ex.: multimídia) exigem uma banda mínima para serem “efetivas”
  • Outras aplicações (“aplicações elásticas”) melhoram quando a banda disponível aumenta

Arquiteturas de Aplicação:

  • Cliente-Servidor.
  • Servidor:
    • Hospedeiro sempre ativo
    • Endereço IP permanente
    • Fornece serviços solicitados pelo cliente
  • Clientes:
    • Comunicam-se com o servidor
    • Pode ser conectado intermitentemente
    • Pode ter endereço IP dinâmico
    • Não se comunicam diretamente uns com os outros
  • P2P
    • Nem sempre no servidor
    • Sistemas finais arbitrários comunicam-se diretamente
    • Pares são intermitentemente conectados e trocam endereços IP
      • Ex.: Gnutella
    • Altamente escaláveis, mas difíceis de gerenciar
  • Híbrida
    • Napster
      • Transferência de arquivo P2P
      • Busca centralizada de arquivos:
      • Conteúdo de registro dos pares no servidor central
      • Consulta de pares no mesmo servidor central para localizar o conteúdo
    • Instant messaging
      • Bate-papo entre dois usuários é P2P
      • Detecção/localização de presença é centralizada:
      • Usuário registra seu endereço IP com o servidor central quando fica on-line.
      • Usuário contata o servidor central para encontrar endereços IP dos “amigos”.

Serviços dos protocolos de transporte da Internet

Serviço TCP:

  • Orientado à conexão: conexão requerida entre processos cliente e servidor
  • Transporte confiável entre os processos de envio e recepção
  • Controle de fluxo: o transmissor não sobrecarrega o receptor
  • Controle de congestionamento: protege a rede do excesso de tráfego
  • Não oferece: garantias de temporização e de banda mínima

Serviço UDP:

  • Transferência de dados não confiável entre os processos transmissor e receptor
  • Não oferece: estabelecimento de conexão, controle de fluxo e de congestionamento, garantia de temporização e de banda mínima.

HTTP - Hypertext Transfer Protocol

Visão geral:

  • Protocolo da camada de aplicação da Web
  • Modelo cliente/servidor
  • Cliente: navegador que solicita, recebe e apresenta objetos da Web
  • Servidor: envia objetos em resposta a pedidos
  • HTTP 1.0: RFC 1945
  • HTTP 1.1: RFC 2068
  • Utiliza TCP:
  • Cliente inicia conexão TCP (cria socket) para o servidor na porta 80
  • Servidor aceita uma conexão TCP do cliente
  • Mensagens HTTP (mensagens do protocolo de camada de aplicação) são trocadas entre o browser (cliente HTTP) e o servidor Web (servidor HTTP)
  • A conexão TCP é fechada
  • HTTP é “stateless”
  • Por default, o servidor não mantém informação sobre os pedidos passados pelos clientes
  • Protocolos que mantêm informações de “estado” são complexos!
  • Histórico do passado (estado) deve ser mantido
  • Se o servidor/cliente quebra, suas visões de “estado” podem ser inconsistentes, devendo ser reconciliadas

Modelagem do Tempo de Resposta

  • Definição de RTT: tempo para enviar um pequeno pacote que vai do cliente para o servidor e retorna.
  • Tempo de resposta:
  • Um RTT para iniciar a conexão TCP
  • Um RTT para requisição HTTP e primeiros bytes da resposta HTTP para retorno
  • Tempo de transmissão de arquivo
  • Total = 2 RTT+ tempo de transmissão

Conexão HTTP

  • HTTP não persistente

    • No máximo, um objeto é enviado sobre uma conexão TCP
    • O HTTP/1.0 utiliza HTTP não persistente
    • Características do HTTP não persistente: Requer 2 RTTs por objeto
    • Sistema Operacional deve manipular e alocar recursos do hospedeiro para cada conexão TCP (Mas os browsers freqüentemente abrem conexões TCP paralelas para buscar objetos referenciados)

  • HTTP persistente

  • Múltiplos objetos podem ser enviados sobre uma conexão

    • TCP entre o cliente e o servidor

  • O HTTP/1.1 utiliza conexões persistentes em seu modo padrão

  • HTTP persistente

  • Servidor deixa a conexão aberta após enviar uma resposta

  • Mensagens HTTP subsequentes entre o mesmo cliente/servidor são enviadas pela conexão

  • Persistente sem pipelining: O cliente emite novas requisições apenas quando a resposta anterior for recebida

  • Um RTT para cada objeto referenciado

  • Persistente com pipelining: Padrão no HTTP/1.1

  • O cliente envia requisições assim que encontra um objeto referenciado

  • Tão curto quanto um RTT para todos os objetos referenciados