RED29004-2013-2

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Índice

Diário de aula de RED - 2013-2 - Prof. Tiago Semprebom

Instrutor

Professor: Tiago Semprebom, Dr. Eng.
Email: tisemp@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 3a feira 17:00h - 18:00 h e 6a feira 16h - 17h (Lab. de Desenvolvimento de Tele)
Endereço web do grupo: http://groups.google.com/group/ifsc_red
Endereço de e-mail da disciplina: ifsc_red@googlegroups.com

IMPORTANTE: o direito de recuperar uma avaliação em que se faltou somente existe mediante justificativa reconhecida pela coordenação. Assim, deve-se protocolar a justificativa no prazo de 48 horas, contando da data e horário da avaliação, e aguardar o parecer da coordenação. O não cumprimento desse procedimento implica a impossibilidade de fazer a recuperação, e assim a reprovação na disciplina.

Material de apoio

Curiosidades

16/08/13: Apresentação da disciplina

  • Apresentação da disciplina, plano de aula, trabalhos e métodos de avaliação.

19/08/13: Introdução à Redes de Computadores

Internet-map.png
Uma representação artística das interligações na Internet

23/08/13: Introdução à Redes de Computadores

  • Hosts, elementos finais e modelos de serviço.
  • Visão de serviços e componentes, borda da rede, núcleo da rede, protocolos.
  • Lista de exercícios 1.

24/08/13: (Sábado Letivo)

  • Serviços da camada de transporte.

26/08/13: Introdução à Redes de Computadores

  • Comutação de circuitos vs Comutação de pacotes.

30/08/13: Comutação de circuitos

02/09/13: Arquitetura em Camadas

  • Redes de acesso e meio físico
  • Arquitetura em Camadas

06/09/13: Arquitetura em Camadas

  • Camadas de Protocolos
  • Introdução Camada de Aplicação (protocolo HTTP)

Ver Capítulo 27 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a ed., de Behrouz Forouzan.

Na arquitetura de redes da Internet, são as aplicações que se comunicam, gerando dados no transmissor e consumindo-os no receptor.

Res-camadas3.png

Aplicações residem em equipamentos de rede, e se comunicam através da rede usando os serviços das camadas inferiores

Aplicações são processos que se comunicam através da rede (lembre lá de ICO que processos são programas em execução). Exemplos de aplicações são navegadores web (Firefox, Chrome) e bate-papo (Skype, GTalk). A comunicação pode ser feita de diferentes formas, de acordo com o modelo de comunicação adotado pela aplicação em questão. O modelo de comunicação define o papel de cada participante da comunicação, e por consequência acaba determinando como a comunicação acontece (quem a inicia, quando se transmitem e recebem mensagens). Três modelos conhecidos são:

  • Cliente-Servidor: um participante é o cliente, e o outro o servidor. O cliente inicia a comunicação, ao enviar uma mensagem ao servidor pedindo algum serviço. Cabe ao servidor responder aos pedidos dos clientes. Este é o modelo mais comum de se encontrar em aplicações, tais como correio eletrônico, WWW, bancos de dados, compartilhamento de arquivos e outros.
  • Peer-to-Peer (P2P): cada participante pode ser tanto cliente quanto servidor, assim qualquer um pode iniciar uma comunicação. Tornou-se popular com aplicações como compartilhamento de arquivos (ex: BitTorrent, eDonkey) e sistemas de chamadas VoIP.
  • Publisher/Subscriber: neste modelo existem os publicadores de conteúdo (publishers) e os assinantes ou interessados (subscribers). Os assinantes registram seus interesses por demais tipos de dados (isso é, assinam canais de dados). Os publicadores eventualmente divulgam dados, que são distribuídos aos assinantes. Não é comum de ser encontrado em aplicações, porém é o modelo usado para detecção de presença em aplicações de conversa on-line (Skype, Gtalk).

Cada aplicação usa diretamente os serviços da camada de transporte, e indiretamente os de camadas inferiores. Assim, para uma aplicação é a camada de transporte que envia e recebe suas mensagens. Como visto na aula passada, um serviço importante da camada de transporte é classificar e separar os pacotes recebidos de acordo com a aplicação que deve recebê-los, e para isso se um número chamado de port. O número de port pode ser entendido como um endereçador de aplicações dentro de um mesmo host. Vimos também que a camada de transporte na Internet apresenta dois protocolos, e ambos usam números de port para separar os pacotes de acordo com a comunicação que os contém:

  • TCP: usado por aplicações quando há necessidade de ter certeza de que os dados foram recebidos. Esse protocolo faz retransmissões automáticas no caso de perdas de mensagens. Para estabelecer a comunicação, ele usa o conceito de conexão (em que os dois participantes entram em acordo sobre a comunicação, e lembram disso a cada mensagem enviada e recebida) e realiza confirmações das mensagens recebidas. Este é o protocolo de transporte mais usado.
  • UDP: usado quando não é imprescindível ter certeza de que cada mensagem chegou ao destino, ou o custo de fazer isso com TCP não compensar. Não há conexões, tampouco confirmações. Exemplos de uso são chamadas VoIP e consultas DNS.

O estudo das aplicações da Internet inicia com WWW, que foi responsável por popularizar a Internet nos anos 90 e ainda é a aplicação mais difundida e acessada.

WWW e protocolo HTTP

WWW (World Wide Web) é um sistema de documentos em hipermidia que são ligados e acessados na Internet (FONTE: Wikipedia). Tendo início em 1990 como uma aplicação experimental desenvolvida por Tim Berners-Lee, que então trabalhava no CERN, na Suíça, em pouco tempo caiu no gosto de demais usuários e se difundiu. WWW se tornou tão popular que para muitos passou a ser sinônimo de Internet (equivocadamente). Por trás da sua rápida aceitação há um protocolo de aplicação simples e funcional, além claro do modelo de informação em hipermidia que agradou as pessoas.

Se o WWW é um sistema de documentoshipermidia online mantido de forma distribuída na Internet, o protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol) é o protocolo usado para acessá-los. Esse protocolo segue o modelo cliente-servidor, e as comunicações são feitas com mensagens de pedido e resposta. Um cliente (navegador web) envia uma mensagem HTTP de pedido a um servidor web, que a responde com uma mensagem de resposta contendo o conteúdo solicitado. O protocolo HTTP usa o protocolo TCP para transmitir suas mensagens.

Mensagens de pedido HTTP

Mensagens HTTP de pedido possuem a seguinte estrutura:

Método URI HTTP/versão_do_protocolo
Cabeçalho1: valor do cabeçalho1
Cabeçalho2: valor do cabeçalho2
Cabeçalho3: valor do cabeçalho3
CabeçalhoN: valor do cabeçalhoN

corpo da mensagem

A primeira linha usa o campo método para indicar o tipo de pedido a ser realizado. O método HTTP pode ser entendido como um comando a ser realizado pelo servidor. Os métodos mais comuns são:

  • GET: obtém um documento.
  • POST: envia algum conteúdo e obtém como resposta um documento.
  • HEAD: obtém informações sobre um documento.

O campo URI (Uniform Resource Indicator) identifica o documento que o servidor deve acessar. Ele se aparenta com um caminho de arquivo (pathname), porém possui algumas extensões para poder enviar informação adicional.

Os cabeçalhos servem para complementar o pedido, informando ao servidor mais detalhes sobre o que está sendo requisitado. Por fim, o corpo da mensagem é opcional, podendo conter dados a serem enviados ao servidor quando necessário.

Tendo entendido os componentes de um pedido HTTP, segue abaixo um exemplo de uma requisição real (note que ela não possui corpo de mensagem):

GET /wiki/ HTTP/1.1
Host: wiki.sj.ifsc.edu.br
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:20.0) Gecko/20100101 Firefox/20.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: pt-BR,pt;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Cookie: wiki2010UserID=614; wiki2010UserName=Msobral; wiki2010Token=4ed97239498a2fc74596b0f0a62331b5; wiki2010_session=f4e6b1hl4ctlkbpe5gc5gkosi4
Connection: keep-alive
If-Modified-Since: Mon, 20 May 2013 00:38:20 GMT

Mensagens de resposta HTTP

Mensagens HTTP de resposta possuem a seguinte estrutura:

HTTP/versão_do_protocolo status info 
Cabeçalho1: valor do cabeçalho1
Cabeçalho2: valor do cabeçalho2
Cabeçalho3: valor do cabeçalho3
CabeçalhoN: valor do cabeçalhoN

corpo da mensagem

A linha inicial informa o resultado do atendimento do pedido (se teve sucesso ou não), contendo um código numérico de status seguido de uma breve descrição. Os códigos numéricos e info mais comuns são:

  • 200 OK: pedido atendido com sucesso.
  • 302 Moved Temporarily: o pedido pode ser atendido em outra URL.
  • 401 Authorization Required: acesso negado, pois exige-se autenticação.
  • 403 Forbidden: acesso negado em definitivo.
  • 404 Not Found: documento não encontrado.

Após a linha inicial há os cabeçalhos, usados da mesma forma que em pedidos HTTP. Por fim, pode haver o corpo da mensagem (opcional). Um exemplo de mensagem de resposta segue abaixo:

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 23 May 2013 20:43:31 GMT
Server: Apache
Last-Modified: Fri, 10 May 2013 14:09:58 GMT
ETag: "757236-40-4dc5db8df272a"
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 64
Vary: Accept-Encoding
Connection: close
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8

Este é um pequeno arquivo de teste, sem informação útil ...

09/09/13: Camada de Aplicação

  • Seminário Novas Tecnologias em Redes
  • Distribuição dos temas:
    • Redes Veiculares (VANETS): Leonan e Marcus
    • 4G (LTE) (comparar com Wi-Max): Jean, Danilo e Gustavo
    • RFID: Letícia e Tamara:
    • IEEE 802.11ac (sucessor do IEEE 802.11n): Ernani, Thiago Werner
    • ISA 100a e WirelessHart: Bruno e Thiago Bonotto
    • Internet das Coisas (Internet of Things): Elton F. Broering e Flávia de Oliveira Barbosa
  • Sobre o Seminário de RED:
    • Data de entrega do documento: 21/10/2013 (impreterivelmente).
    • Data de apresentação do trabalho: 25/10/2013.
    • Modelo para redação do documento .odt: clique aqui
    • Modelo para redação do documento em Látex: clique aqui
    • Minicurso Látex (apoio): clique aqui
    • Duração da apresentação: 20 minutos + 5 minutos de perguntas.
    • Modelo para apresentação clique aqui

13/09/13: Camada de Aplicação

  • Serviço de Correio Eletrônico (SMTP, POP3 e IMAP)
  • Serviço de Nomes: DNS
  • Capítulo 25 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a. ed., de Behrouz Forouzan.


DNS é um dos serviços fundamentais da Internet, tendo sido concebido em 1987 (ver RFC 1034 e RFC 1035) !

O serviço DNS (Domain Name System) pode ser comparado a um grande catálogo telefônico, que possibilita que se descubra o endereço IP (nessa analogia, equivalente ao número de telefone) associado a um determinado nome de domínio (comparável ao nome de uma pessoa ou empresa). A ideia é poder endereçar máquinas com nomes mais fáceis de lidar e memorizar, ao contrário de usar endereços numéricos.

Lembre que:

  • Máquinas são identificadas na Internet por endereços IP.
  • Nomes de domínios são nomes de fácil memorização que são associados a essas máquinas.

A seção a seguir descreve esse serviço fundamental da Internet.

Uma breve descrição sobre DNS

O texto abaixo foi obtido de Como funcionam os servidores de domínio (DNS).


Se você gasta algum tempo na internet mandando e-mails ou navegando pela web, está utilizando servidores de domínios sem mesmo perceber. O sistema DNS (Domain Name System) forma uma das maiores, mais ativas e mais distribuídas bases de dados do planeta. Sem o DNS, a internet acabaria rapidamente.

Quando você navega na internet ou manda uma mensagem de e-mail, você estará utilizando um nome de domínio. Por exemplo, a URL "http://www.hsw.com.br" contém o nome de domínio howstuffworks.com. Assim como o endereço de e-mail "iknow@howstuffworks.com."

Nomes como “howstuffworks.com” são facilmente lembrados pelas pessoas, mas não ajudam em nada as máquinas. Todas elas usam endereços de IP para se referirem umas às outras. A máquina a que as pessoas se referem como "www.hsw.com.br", por exemplo, possui o endereço IP 216.183.103.150. Toda vez que se usa um nome de domínio, os servidores de domínios da internet (DNS) estarão traduzindo os nomes de domínio legíveis em endereços de IP reconhecidos pelas máquinas. Durante um dia de navegação e envio de e-mails, os servidores de domínios podem ser acessados inúmeras vezes.

Os servidores de domínios traduzem nomes de domínios em endereços de IP. Isto parece uma tarefa simples, e seria, exceto por cinco razões:

  1. Atualmente existem bilhões de endereços de IP em uso e a grande maioria das máquinas possui um nome legível associado.
  2. Alguns bilhões de requisições são feitas ao DNS todos os dias. Uma única pessoa pode fazer várias requisições em apenas um dia e existem muitas pessoas e máquinas usando a Internet diariamente.
  3. Nomes de domínio e endereços de IP podem mudar frequentemente (até mesmo diariamente).
  4. Novos nomes de domínio são criados todos os dias.
  5. Milhões de pessoas trabalham na mudança e no acréscimo de nomes de domínio e endereços de IP constantemente.

O sistema DNS é uma base de dados, e nenhuma outra em todo o globo recebe tantas requisições. É a única, também, modificada por milhões de pessoas todos os dias. Isso é o que faz o sistema DNS tão singular.

Endereços IP

Para manter todas as máquinas da Internet em perfeito funcionamento, cada uma delas é associada a um único endereço chamado endereço de IP. IP significa protocolo da Internet, e é um número de 32 bits normalmente apresentado como quatro “octetos” em um “número decimal pontuado.” Um endereço de IP comum se parece com esse:

216.183.103.150

Os quatro números em um endereço de IP são chamados de octetos por possuírem valores entre 0 e 255 (256 possibilidades por octeto).

Toda máquina na Internet possui seu próprio endereço de IP (na verdade, tem ao menos UM endereço). Um servidor tem um endereço IP estático, que raramente muda. Uma máquina doméstica, que se conecta através de um modem, muitas vezes possui um endereço de IP designado pelo provedor no momento da conexão. Este endereço IP é único a cada sessão e pode mudar na próxima vez que houver uma conexão. Considerando isto, um provedor precisa apenas de um endereço IP para cada modem que dá suporte, ao invés de um para cada cliente (isso vale para ADSL ou conexões 3G também).

Se você estiver usando um computador com sistema operacional Linux, você pode ver seu endereço IP por meio do seguinte comando:

aluno@M2:~$ ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  Endereço de HW 84:2b:2b:7c:54:f5  
          inet end.: 172.18.80.251  Bcast:172.18.127.255  Masc:255.255.128.0
          endereço inet6: fe80::862b:2bff:fe7c:54f5/64 Escopo:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Métrica:1
          pacotes RX:3634552 erros:0 descartados:145885 excesso:0 quadro:0
          Pacotes TX:608253 erros:0 descartados:0 excesso:0 portadora:0
          colisões:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:888269786 (888.2 MB) TX bytes:195176030 (195.1 MB)
          IRQ:21 Memória:f7fe0000-f8000000

No exemplo acima, a interface de rede eth0 (que é o dispositivo de hardware ou software que liga o computador fisicamente a Internet) possui o endereço IP 172.18.80.251. As demais informações descrevem outros parâmetros e características da interface de rede, e serão estudados em momento oportuno (mas não agora ;-).

Para que as máquinas acessem a Internet, é necessário apenas um endereço de IP para se conectar a um servidor. Você poderia digitar em seu navegador, por exemplo, a URL http://200.135.190.28 e alcançaria a máquina que contém o servidor web do IFSC. Porém essa forma de endereçar servidores na Internet é pouco prática. Nomes de domínio são estritamente usados para a nossa conveniência.

Nomes de domínios

Se precisássemos lembrar de todos os endereços de IP das páginas da Web que visitamos diariamente, ficaríamos malucos. Seres humanos não são bons em lembrar séries de números. No entanto, somos bons na lembrança de palavras, por isso usamos os nomes de domínios. Você possui, provavelmente, vários nomes de domínios guardados em sua cabeça. Como por exemplo:

  • www.hsw.com.br - um nome típico
  • www.google.com - o nome mais conhecido no mundo
  • www.mit.edu - um nome EDU (educacionais) bastante popular
  • encarta.msn.com - um servidor da Web que não começa com www
  • www.bbc.co.uk - um nome que utiliza quatro partes em vez de três
  • ftp.microsoft.com - um servidor FTP (em inglês) ao invés de um servidor da Web

As partes COM, EDU e UK destes servidores são chamadas de domínios principais ou domínios de primeiro nível. Existem vários domínios principais, incluindo COM, EDU, GOV, MIL, NET, ORG e INT, assim como as singulares combinações de duas letras para cada país (em inglês).

Em cada domínio principal existe uma enorme lista de domínios secundários. No domínio principal COM, por exemplo, tem-se:

  • howstuffworks
  • google
  • msn
  • microsoft
  • ... e milhões de outros.

Cada nome no domínio principal COM precisa ser único, mas podem existir réplicas entre os domínios. Por exemplo, howstuffworks.com e howstuffworks.org são duas máquinas completamente diferentes.

No caso de bbc.co.uk, este é um domínio terciário. São possíveis até 127 níveis, no entanto, mais do que quatro são raros.

A palavra mais à esquerda, como www ou encarta, é nome de hospedagem, que determina o nome de uma máquina específica (com um endereço de IP próprio) em um domínio. Um domínio concedido pode conter milhões de nomes de hospedagem desde que sejam únicos.

Por causa desta determinação de todos os nomes em um domínio serem únicos, é necessário que uma entidade controle a lista destes servidores e garanta que nenhuma duplicação aconteça. O domínio COM, por exemplo, não pode conter dois nomes iguais e uma empresa chamada Network Solutions (em inglês) é a responsável por manter esta lista. Ao registrar um nome de domínio, o processo passa por um dos inúmeros registradores que trabalham na Network Solutions para adicionar nomes à lista. Ao mesmo tempo, é mantida uma base de dados chamada whois (em inglês) que contém informações sobre o proprietário e o servidor de cada domínio. Se você acessar o formulário whois (em inglês), encontrará informações acerca de qualquer domínio existente.

Apesar de ser importante possuir uma autoridade central cuidando da base de dados referente aos nomes no domínio principal COM (e nos outros), você pode não querer centralizar a base de dados de todas as informações do domínio. A Microsoft, por exemplo, tem inúmeros endereços de IP e de nomes de hospedagens. Esta empresa quer manter seu próprio servidor de domínio pelo microsoft.com. Similarmente, a Grã-Bretanha quer administrar os domínios principais uk e a Austrália os domínios au, assim como nós brasileiros queremos administrar os domínios br. Por esta razão, o sistema DNS é um sistema partilhado. A Microsoft é completamente responsável pela manutenção do servidor microsoft.com: ela mantém as máquinas que implementam sua parte do sistema DNS, podendo mudar a base de dados de seu domínio sempre que necessitar, pois possui seus próprios servidores de domínio.

Todo domínio possui um servidor em algum lugar, responsável por lidar com as requisições, onde há uma pessoa mantendo os registros deste DNS. Esta é uma das partes mais extraordinárias deste sistema: ele está completamente espalhado por todo o planeta em milhões de máquinas, administradas por milhões de pessoas e, ainda assim, se comporta como uma base de dados única e integrada.

Servidores DNS

Servidores DNS fazem duas coisas o tempo todo:

  • Aceitam solicitações de programas para converter nomes de domínios em endereços de IP.
  • Aceitam solicitações de outros servidores para converter nomes de domínios em endereços de IP.

Quando uma solicitação chega, o servidor pode exercer uma das quatro opções:

  1. Pode responder diretamente com um endereço de IP, por já conhecer previamente este endereço do domínio.
  2. Pode contatar outros servidores e tentar encontrar o endereço de IP para que foi solicitado, um processo que pode ser repetido várias vezes.
  3. Pode dizer: “eu não sei o endereço de IP para o domínio solicitado, mas aqui está o endereço de IP de um servidor que sabe mais do que eu.”
  4. Pode retornar uma mensagem de erro, pois o domínio solicitado é inválido ou inexistente.

Ao digitar uma URL em seu navegador, o primeiro passo que este faz é converter o nome do domínio e da hospedagem em um endereço IP, para que o navegador solicite uma página da web à máquina que possui esse endereço de IP. Para fazer esta conversão, o navegador se comunica com um servidor DNS.

Ao configurar seu computador para se conectar a Internet, você (ou o software instalado para se conectar ao seu provedor) precisa informar ao computador qual o servidor DNS que deve ser usado para a conversão de nomes de domínios em endereços de IP. Para ver qual o servidor DNS configurado em seu computador (assumindo que ele esteja com Linux), use o comando nslookup:

aluno@M2:~$ nslookup www.ifsc.edu.br
Server:		200.135.37.65
Address:	200.135.37.65#53

Non-authoritative answer:
Name:	www.ifsc.edu.br
Address: 200.18.10.13

A estrutura das informações mantidas no DNS

Como deve ter ficado claro na seção anterior, DNS (Domain Name System) é uma base de dados distribuída e hierárquica. Nela se armazenam informações para mapear nomes de máquinas da Internet para endereços IP e vice-versa, informação para roteamento de email, e outros dados utilizados por aplicações da Internet.

A informação armazenada no DNS é identificada por nomes de domínio que são organizados em uma árvore, de acordo com as divisões administrativas ou organizacionais. Cada nodo dessa árvore, chamado de domínio, possui um rótulo (na seção anterior isso foi denominado hospedagem). O nome de domínio de um nodo é a concatenação de todos os rótulos no caminho do nodo até a raiz. Isto é representado como uma string de rótulos listados da direita pra esquerda e separados por pontos (ex: ifsc.edu.br, sj.ifsc.edu.br). Um rótulo precisa ser único somente dentro do domínio pai a que pertence.

Por exemplo, um nome de domínio de uma máquina no IFSC pode ser mail.ifsc.edu.br, em que br é o domínio do topo da hierarquia ao qual mail.sj.ifsc.edu.br pertence. Já edu é um subdomíno de br, ifsc um subdomínio de edu, e mail o nome da máquina em questão.

Por razões administrativas, o espaço de nomes é dividido em áreas chamadas de zonas, cada uma iniciando em um nodo e se estendendo para baixo para os nodos folhas ou nodos onde outras zonas iniciam. Os dados de cada zona são guardados em um servidor de nomes, que responde a consultas sobre uma zona usando o protocolo DNS.

Clientes buscam informação no DNS usando uma biblioteca de resolução (resolver library), que envia as consultas para um ou mais servidores de nomes e interpreta as respostas.

Hierarquia-DNS.gif

(tirado do manual do BIND9)

Ver também o livro sobre DNS e BIND da O'Reilly.

Você pode consultar a IANA para conhecer as delegações dos top-level domains como o .br, por exemplo. A IANA é responsável por coordenar estas delegações em confirmidade com suas políticas. Consulte: top-level domains

Registros DNS

Cada rótulo na hierarquia DNS possui um conjunto de informações associadas a si. Essas informações são guardas em registros de diferentes tipos, dependendo de seu significado e propósito. Cada consulta ao DNS retorna assim as informações do registro pedido associado ao rótulo. Por exemplo, para ver o registro de endereço IP associado a www.ifsc.edu.br pode-se executar o comando dig (o resultado teve alguns comentários removidos):

tisemp@M1:~$ dig sj.ifsc.edu.br mx

;; QUESTION SECTION:
;sj.ifsc.edu.br.			IN	MX

;; ANSWER SECTION:
sj.ifsc.edu.br.		3600	IN	MX	10 hendrix.sj.ifsc.edu.br.

;; AUTHORITY SECTION:
sj.ifsc.edu.br.		3600	IN	NS	ns.pop-udesc.rct-sc.br.
sj.ifsc.edu.br.		3600	IN	NS	ns.pop-ufsc.rct-sc.br.
sj.ifsc.edu.br.		3600	IN	NS	hendrix.sj.ifsc.edu.br.

;; ADDITIONAL SECTION:
hendrix.sj.ifsc.edu.br.	3600	IN	A	200.135.37.65
ns.pop-ufsc.rct-sc.br.	11513	IN	A	200.135.15.3
ns.pop-udesc.rct-sc.br.	37206	IN	A	200.135.14.1

Cada uma das informações acima mostra um determinado registro e seu conteúdo, como descrito na tabela abaixo:

Nome TTL Classe Registro Conteúdo do registro
hendrix.sj.ifsc.edu.br. 3600 IN A 200.135.37.65
sj.ifsc.edu.br. 3600 IN NS hendrix.sj.ifsc.edu.br.
sj.ifsc.edu.br. 3600 IN MX 10 hendrix.sj.ifsc.edu.br.

Obs: TTL é o tempo de validade (em segundos) da informação retornada do servidor de nomes, e classe é o tipo de endereço (no caso IN equivale a endereços Internet).

Os tipos de registros mais comuns são:

Registro Descrição Exemplo
A Endereço (Address) www.sj.ifsc.edu.br IN A 200.135.37.66
NS Servidor de nomes (Name Server) sj.ifsc.edu.br IN NS hendrix.sj.ifsc.edu.br.
CNAME Apelido (Canonical Name) mail.sj.ifsc.edu.br IN CNAME hendrix.sj.ifsc.edu.br.
MX Roteador de email (Mail Exchanger) sj.ifsc.edu.br IN MX mail.sj.ifsc.edu.br.
SOA dados sobre o domínio (Start of Authority) sj.ifsc.edu.br IN SOA hendrix.sj.ifsc.edu.br. root.sj.ifsc.edu.br. 2009120102 1200 120 604800 3600
PTR Ponteiro para nome (Pointer) 65.37.135.200.in-addr.arpa IN PTR hendrix.sj.ifsc.edu.br.
TXT Texto genérico (Text) sj.ifsc.edu.br IN TXT "v=spf1 a mx ~all"

Uma zona assim é composta de um conjunto de registros com todas as informações dos domínios nela contidos. O conteúdo de uma zona, contendo o domínio example.com, pode ser visualizado abaixo:

example.com  86400  IN	 SOA ns1.example.com.	hostmaster.example.com. (
			      2002022401 ; serial
			      10800 ; refresh
			      15 ; retry
			      604800 ; expire
			      10800 ; minimum
			     )
       IN  NS     ns1.example.com.
       IN  NS     ns2.smokeyjoe.com.
       IN  MX  10 mail.another.com.
       IN  TXT   "v=spf1 mx -all"

ns1    IN  A      192.168.0.1
www    IN  A      192.168.0.2
ftp    IN  CNAME  www.example.com.

bill   IN  A      192.168.0.3
fred   IN  A      192.168.0.4

16/09/13: Camada de Aplicação (Laboratório Redes I)

Experimento 1: Comunicação de dados

A comunicação dados pode ser entendida como troca de informação entre dois dispositivos através de algum meio de comunicação. A comunicação ocorre no âmbito de um sistema de telecomunicações, composto por equipamentos (hardware) e programas (softwares). Um sistema básico de comunicação de dados se constitui de cinco componentes:

Rede-intro-1.png

  1. A mensagem: a informação a ser transmitida. O conteúdo da mensagem, seja um texto, música, video, ou qualquer outro tipo de informação, é representada por conjuntos de bits (dígitos binários).
  2. Transmissor: dispositivo que transmite a mensagem.
  3. Receptor: dispositivo que recebe a mensagem.
  4. Meio de comunicação: caminho físico por onde viaja a mensagem do transmissor até o receptor.
  5. Protocolo: conjunto de regras que governa a comunicação de dados.

Neste experimento, vamos interagir com um servidor web e identificar esses cinco componentes.

  1. Usando um navegador, acesse os seguintes links:
  2. Vamos repetir o acesso aos links acima, porém sem usar o navegador. A ideia é que nós façamos o papel de navegador. Isso deve ser feito com os seguintes passos:
    • Abra um terminal de texto no Linux (menu Aplicativos->Acessórios->Terminal).
    • Execute este comando:
      telnet tele.sj.ifsc.edu.br 80
      
    • Após aparecer esta linha:
      Trying 200.135.37.75...
      Connected to integrado.sj.ifsc.edu.br.
      Escape character is '^]'.
      
      digite o seguinte:
      GET /~tisemp/RES/arquivo.txt HTTP/1.0
      
      e em seguida tecle ENTER duas vezes.
    • Agora execute o seguinte para acessar o outro link:
      telnet tele.sj.ifsc.edu.br 80
      
    • Após aparecer esta linha:
      Trying 200.135.37.75...
      Connected to integrado.sj.ifsc.edu.br.
      Escape character is '^]'.
      
      digite o seguinte:
      GET /~tisemp/RES/teste.html HTTP/1.0
      
      e em seguida tecle ENTER duas vezes.
    • Compare o resultado das execuções desses comandos com o que se viu no navegador. Qual a diferença em cada caso ?
    • Identifique os componentes do sistema de comunicação de dados nesse acesso direto.

Experimento 2: transmissão de mensagens de aplicação

Neste experimento, serão observadas as mensagens transmitidas entre um navegador e um servidor web, e com base nelas devem ser identificados:

  • os protocolos envolvidos e suas respectivas camadas dentro do modelo da Internet.
  • os encapsulamentos realizados por esses protocolos.
  • as informações que possibilitam identificar univocamente o navegador e o servidor web durante sua comunicação.
  1. Execute o wireshark em seu computador: abra um terminal em Aplicativos->Terminal e execute
    sudo wireshark
    
  2. Na tela do wireshark, ative a captura na interface de rede eth0 (ela está listada no lado esquerdo).
  3. Usando um navegador, acesse o link http://tele.sj.ifsc.edu.br/~tisemp/RES/arquivo.txt.
  4. Interrompa a captura no wireshark, clicando no menu Capture->Stop.
  5. Na tela do wireshark, escreva http na caixa de edição Filter, e em seguida clique em Apply.
  6. Selecione o primeiro pacote da lista. Em seguida, clique no menu Analyze->Follow TCP Stream. Uma tela se abrirá, e nela você poderá observar os dados transmitidos pelo navegador (em vermelho) e pelo servidor web (em azul). Esses são os dados da conversação ... todo o resto são informações de outros protocolos usadas para realizar a comunicação.
  7. Voltando à lista de pacotes mostrada pelo wireshark, observe a sequência de pacotes. Com base nela identifique:
    • os protocolos envolvidos
    • em que camada cada um deles atua
    • que informações mantidas nesses protocolos possibilitam identificar o navegador e o servidor web.
  8. Cada protocolo transmite e recebe pacotes com um determinado formato, composto por cabeçalho e dados carregados (payload). Identifique nos pacotes recebidos que partes correspondem a cabeçalho e dados carregados.
  9. DESAFIO: imagine que foram capturados pacotes em uma rede, em que se monitoram as comunicações de uma determinada pessoa sob investigação. O investigador deve analisar esses pacotes em busca de arquivos que tenham sido transmitidos. Os pacotes capturados foram salvos em um arquivo de captura do wireshark, o qual se encontra aqui:

    captura.log

    Para visualizar os pacotes, use o menu File->Open do wireshark. Verifique se existem arquivos transmitidos dentro desses pacotes, e, caso afirmativo, extraia-os e visualize seus conteúdos. Para cada arquivo encontrado, informe:
    • qual o protocolo de aplicação usado para transmiti-lo
    • que computador foi usado para acessá-los, e qual servidor foi acessado.

Experimento 3: pacotes que passeiam pela rede

Neste experimento, deve-se evidenciar a transmissão de pacotes desde o transmissor até o receptor, que pode estar em outra rede. Como já foi discutido, para que isso seja possível deve haver uma forma de transmitir esses pacotes para dispositivos intermediários na rede, que os encaminham para seus destinos. Quer dizer, os pacotes devem ser roteados até seu receptor.

  1. Execute o wireshark em seu computador, e ative a captura de pacotes.
  2. Usando um navegador, acesse esta página.
  3. Observe os pacotes transmitidos entre seu computador e o computador que atendeu seu pedido e respondeu com o conteúdo da página (isso é, o servidor web).
    • que informações identificam essa comunicação ?
    • quais os protocolos envolvidos ?
  4. O servidor web está fora da rede do laboratório. Assim, os pacotes precisaram ser encaminhados pelo computador do professor para a rede da escola (lembre que o computador do professor fica entre a rede do laboratório e a do Câmpus). Portanto, nesse computador deve ser possível visualizar seus pacotes sendo transmitidos em direção ao servidor, assim como a resposta do servidor. Observe esses pacotes no wireshark executado pelo professor.
    • as informações que identificam suas comunicações são as mesmas que as identificadas em seu próprio computador ?
  5. Acesse a página da UFSC. Enquanto isso, observe na tela do projeto do laboratório o wireshark no computador do professor capturando seus pacotes.
    • que informações identificam suas comunicações ?
  6. O servidor web da UFSC está em outra rede. Com certeza vários equipamentos intermediários precisarão ajudar para que os pacotes cheguem lá, e as respostas voltem para os seus computadores. Para saber por onde seus pacotes passam, use este comando:
    traceroute -n www.ufsc.br
    
    • que informação está sendo usada para encaminhar os pacotes até o servidor web da UFSC ?
    • que protocolo mantém e usa essa informação ?

Experimento 4: Aplicação Web e o protocolo HTTP

Nas atividades abaixo sempre use o wireshark para observar as comunicações realizadas. Preste atenção aos encapsulamentos realizados e os protocolos envolvidos, assim como as informações mantidas por esses protocolos. Em particular, observe o endereço IP (mantido pelo protocolo IP na camada de rede) e números de port (mantidos por protocolos TCP e UDP na camada de transporte).

  1. Para criar um servidor web muito simples, siga estes passos:
    1. Baixe este arquivo.
    2. Execute este comando:
      nc -l 8080 < resposta > pedido
      
    3. Em seu navegador, acesse a URL http://127.0.0.1:8080/.
    4. Observe o resultado na tela do seu navegador, e veja o conteúdo do arquivo pedido.
  2. Para rodar um servidor web pequeno, mas funcional, faça o seguinte:
    1. Baixe este arquivo.
    2. Execute estes comandos:
      tar xzf monkey-1.1.1.tar.gz
      cd monkey-1.1.1
      ./configure --prefix=/home/aluno/monkey
      make
      make install
      
    3. Edite o arquivo /home/aluno/monkey/conf/sites/default e modifique a seguinte linha:
      DocumentRoot /home/aluno/
      
    4. Edite o arquivo /home/aluno/monkey/conf/plugins.load e verifique se ele contém o seguinte:
          # Directory Listing Plugin
          # ========================
          # When a directory is requested, this plugin will show
          # an HTML list of the available content to the client.
          #
          Load /home/sobral/tmp/monkey/plugins/monkey-dirlisting.so
      
    5. Execute o servidor web:
      /home/aluno/monkey/bin/monkey
      
    6. Com seu navegador, acesse http://127.0.0.1:2001/
    7. Experimente navegar pelos links mostrados.
  3. Acesse as seguintes páginas, identificando o método HTTP, a URI, a versão do protocolo e os cabeçalhos enviados e recebidos. Verifique também se há corpo da mensagem no pedido ou na resposta:
  4. Acesse a página abaixo, e use o wireshark para acompanhar a comunicação. O que se pode ver de diferente em relação à atividade anterior ?
  5. Acesse a página abaixo, e observe quantas requisições HTTP são geradas a partir desse acesso. Como você explica essa quantidade de requisições ?

Para pensar

  1. Para que o protocolo HTTP é usado atualmente além de acesso a documentos na web? Faça uma pesquisa sobre isso.
  2. Pesquise o significado dos cabeçalhos HTTP vistos nos acessos feitos na aula de hoje.

Considerações finais

Os experimentos realizados buscaram introduzir alguns mecanismos envolvidos na comunicação através de uma rede de computadores. Tais mecanismos são implementados por alguns protocolos, lembrando que um protocolo especifica o formato dos pacotes transmitidos e as regras de comunicação para intercâmbio desses pacotes. Durante os experimentos, teve-se contato com alguns protocolos importantes envolvidos em comunicações na Internet, assim como algumas das principais informações definidas e usadas por esses protocolos. A visualização da hierarquia em que operam esses protocolos buscou mostrar o modelo de camadas da Internet, que define como deve funcionar um sistema que se comunica nesse tipo de rede.

Para pensar:

  • Para cada experimento, desenhe um diagrama de rede que mostre os equipamentos envolvidos. Para cada equipamento, desenhe também o modelo de camadas da Internet. Por fim, mostre o fluxo dos pacotes através dessas camadas (desde o transmissor até o receptor), indicando:
    • que protocolo foi usado em cada camada.
    • que serviço cada protocolo realizou.
    • que informações foram usadas por cada protocolo.

20/09/13: Camada de Aplicação (Laboratório Redes I)

Atividade: Serviço de Nomes (DNS)

  1. Usando o programa host ou dig, descubra os endereços IP associados aos seguintes nomes de domínios:
    • mail.ifsc.edu.br
    • www.sj.ifsc.edu.br
    • www.google.com
    • www.gmail.com
    • www.amazon.co.uk
    • www.gov.za
    • www.sls.com.au
  2. Agora descubra quem é o servidor DNS responsável por cada um dos domínios dos nomes acima. Para isso consulte o valor do registro NS associado a esses domínios. Por exemplo, com o programa host isso pode ser feito assim:
    host -t ns ifsc.edu.br
    
  3. Descubra qual o servidor DNS usado pelo seu computador. Para isso é mais fácil usar o programa nslookup:
    # Use o nslookup para consultar o endereço IP de um nome qualquer ...
    nslookup www.ifsc.edu.br
    
  4. Agora que já está ficando claro como funcionam as consultas DNS, deve-se investigar como se dá a comunicação entre seu computador e seu servidor DNS. Portanto, execute o wireshark:
    sudo wireshark
    
    ... e em seguida faça uma consulta DNS qualquer. Com base nisso identifique o seguinte:
    • Quantas mensagens são trocadas entre cliente e servidor DNS para cada consulta ?
    • Que protocolo de transporte é usado ? E que port ?
    • Qual o formato das mensagens DNS ? Elas são textuais como as mensagens HTTP ou SMTP ?
    • Qual o tipo de registro DNS acessado em cada consulta ?
    • Que informações estão contidas nas respostas DNS ? Há algo além do que foi pedido ?
    • Qual o tamanho das mensagens DNS ?
  5. O serviço DNS fornece outras informações além do endereço IP associado a cada nome de domínio. Por exemplo, como ele se pode descobrir que host recebe emails em um determinado domínio. Isso é utilizado pelos MTA mundo afora para entregarem emails para seus destinatários (lembre que isso se faz com o protocolo SMTP). Para descobrir essa informação, deve-se consultar o registro MX de um domínio. Por exemplo:
    host -t mx ifsc.edu.br
    
    Descubra quem é o servidor que recebe emails nos seguintes domínios:
    • gmail.com
    • hotmail.com
    • uol.com.br
    • ufsc.br
  6. Outra informação útil guardada por servidores DNS é a tradução de endereço IP para nome de domínio. Isso é chamado de tradução reversa (ou DNS reverso). Usando os programas de diagnóstico já vistos, isso pode ser feito assim:
    dig -x 200.180.10.13
    
    ... o dig tem um resultado um pouco mais carregado que os outros utilitários (host e nslookup), porém neste caso é mais prático. Veja o resultado da consulta logo após a linha ;; ANSWER SECTION:. Experimente fazer a resolução reversa para cada um dos IP obtidos nas consultas realizadas no primeiro exercício desta atividade.
  7. Como explicado durante a aula, DNS é um banco de dados distribuído. Isso quer dizer que suas informações estão espalhadas em milhares (ou milhões ?) de servidores DNS mundo afora. Cada servidor DNS mantém os dados dos domínios por que é responsável. Será que é possível rastrear todos os servidores DNS que devem ser consultados até chegar ao servidor do domínio procurado ?
    1. Descubra quem são os servidores raiz (topo de hierarquia DNS):
      host -t ns .
      
    2. Escolha um dos servidores listados, e use-o para fazer as consultas. Por exemplo:
      host -v -t a www.sj.ifsc.edu.br. j.root-servers.net.
      
      ... e observe a seção ;; AUTHORITY SECTION:. Ele contém a listagem de servidores DNS que podem atender sua consulta.
    3. Continue fazendo as consultas aos servidores DNS listados, até conseguir traduzir o nome requisitado. Quantos servidores DNS foi necessário consultar no total ?
    4. Repita esse exercício para os seguintes nomes de domínio:
      • www.bbc.co.uk
      • www.amazon.com
      • www.thepiratebay.org
      • www.reeec.illinois.edu
      • www.inm.ras.ru

23/09/13: Camada de Transporte

Até o momento nos concentramos nos serviços de rede (Camada de Aplicação). Afinal, são elas que usamos para nos comunicarmos através das redes de computadores. No entanto, aplicações dependem de outros protocolos para poderem se comunicar, os quais cuidam dos detalhes envolvidos na transmissão e recepção de mensagens em uma rede vasta como a Internet.

As aplicações se comunicam por meio de mensagens. Cada protocolo de aplicação (HTTP, POP3, DNS, IMAP, SMTP, SIP, ...) tem seu formato de mensagem. Essas mensagens podem ser pequenas (ex: DNS, SIP) ou por vezes grandes (ex: SMTP, HTTP, POP3). De qualquer forma, a aplicação precisa que suas mensagens sejam transmitidas para o outro participante da comunicação, que está em um computador remoto. Para isso ela usa um protocolo de transporte.

Res-Camadas-protocolos.png
Algumas aplicações e protocolos de transporte na Internet

Como já discutido, mais de uma aplicação pode existir em um mesmo computador. Por isso, uma das principais atribuições de um protocolo de transporte é identificar de qual aplicação é uma mensagem a ser transmitida, e para qual aplicação se destina uma mensagem recebida. Deve-se ter em mente que uma aplicação é representada por um programa em execução em um computador, portanto um protocolo de transporte possibilita a comunicação entre processos que estão sendo executados usualmente em computadores diferentes. Em nossas discussões anteriores chamamos isso de classificação das mensagens, mas o termo usado para expressar essa capacidade dos protocolos de transporte é multiplexação. No caso específico dos protocolos de transporte da Internet (TCP e UDP), um número de port é usado para fazer essa distinção, e por isso essa função é denominada multiplexação baseada em port.

Uma comunicação entre aplicações é composta basicamente de duas informações principais: endereços dos hosts participantes 
e números de port dos processos. Os endereços são responsabilidade da Camada de Rede (onde há o protocolo IP), e os números 
de port são usados na Camada de Transporte (onde estão os protocolos TCP e UDP).

Mas por que existem dois protocolos de transporte ? Talvez ajude a esclarecer essa questão se compararmos as necessidades das aplicações:

Aplicação Tolerância a perdas Tolerância a atrasos Tamanhos de mensagens
HTTP baixa média variável ... podem ser muito grandes (de poucos bytes a centenas de megabytes ou mais)
SMTP baixa alta variável ... podem ser grandes (de centenas bytes a alguns megabytes)
DNS média baixa pequenas (algumas centenas de bytes)
POP3 baixa média variável ... podem ser grandes (de centenas bytes a alguns megabytes)
SIP média média pequenas (algumas centenas de bytes)
VoIP média baixa pequenas (tipicamente < 164 bytes)

Durante o projeto e aperfeiçoamento dos protocolos da Internet, convergiu-se para a definição de dois protocolos de transporte:

  • TCP (ver RFC 793): protocolo orientado a conexão, com garantia de entrega, controle de fluxo e controle de congestionamento.
  • UDP (ver RFC 768): protocolo orientado a datagrama (não há conexão), sem garantia de entrega ou qualquer outra verificação ou controle. Basicamente faz somente a multiplexação baseada em port.

Curiosidade: veja os anos em que foram publicados as especificações desses protocolos ...

As diferenças entre eles serão melhor detalhadas nas próximas aulas. Hoje farems alguns experimentos para ter uma ideia de como se comportam as comunicações feitas com esses protocolos.

Atividade

As atividades de hoje buscarão mostrar as características básicas de comunicações com protocolos de transporte.

Aplicações e protocolos de transporte

Faça uma rápida pesquisa e descubra que protocolos de transporte (e que ports) são usados por estas aplicações:

  • SSH
  • FTP
  • BitTorrent
  • emule
  • WINS
  • Compartilhamento de arquivos do Windows
  • Windows Terminal Service
  • NFS
  • Openvpn
  • RADIUS
  • DHCP
  • SNMP
  • NTP
  • LDAP
  • Mysql
  • Postgresql
  • Oracle RDBMS
  • Syslog
  • CUPS

Que protocolo de transporte predomina nesse conjunto ?

Tipos de protocolos de transporte: TCP x UDP

Nestes experimentos, serão evidenciadas diferenças entre os protocolos TCP e UDP.

Experimento 1

Ambos protocolos de transporte podem ser usados por aplicações que precisem se comunicar. Porém cada um deles têm certas propriedades, então a escolha precisa ser feita dependendo do tipo de comunicação a ser feita pela aplicação. Por exemplo, o que aconteceria se um arquivo fosse transferido de um computador a outro com ambos protocolos ?

  1. Abra um terminal e execute o seguinte comando para fazer o download de um arquivo a ser usado no experimento:
    wget http://tele.sj.ifsc.edu.br/~tisemp/RES/ubuntu.iso
    
  2. Observe o tamanho do arquivo transferido ... ele deve ter exatamente 832569344 bytes (cerca de 832 MB). Você pode fazer isso com o comando ls -l ubuntu.iso, ou executando o gerenciador de arquivos e visualizando as propriedades desse arquivo.
  3. Escolha um colega para fazer o experimento, em que o arquivo será transferido de um computador para o outro.
  4. A primeira transferência será feita usando o protocolo TCP da seguinte forma:
    • No computador receptor execute:
      nc -l 5555 > arquivo
      
    • No computador transmissor execute (X é o número do seu computador, visível em sua etiqueta):
      time nc 192.168.1.X 5555 < ubuntu.iso
      
    • Quando completar a transferência, verifique o tamanho do arquivo recebido. Ele é igual ao arquivo original? E quanto tempo levou para transmiti-lo ?
  5. A segunda transferência será feita usando o protocolo UDP:
    • No computador receptor faça o download deste programa. Em seguida acrescente a ele permissão de execução (chmod +x receptor).
    • No computador receptor execute:
      ./receptor 5555 > arquivo
      
    • No computador transmissor faça o download deste programa. Em seguida acrescente a ele permissão de execução (chmod +x transmissor).
    • No computador transmissor execute (X é o número do seu computador, visível em sua etiqueta):
      ./transmissor 192.168.1.X 5555 < ubuntu.iso
      
    • Quando completar a transferência, verifique o tamanho do arquivo recebido. Ele é igual ao arquivo original ? E quanto tempo levou para transmiti-lo ?
  6. Compare as transferências feitas com TCP e UDP. O que eles têm em comum ? Que diferenças lhe pareceram mais pronunciadas ? Como isso deve afetar as aplicações que usam esses protocolos ?

Experimento 2

Transferências usando cada um desses protocolos podem apresentar características bem distintas. Neste segundo experimento, serão feitas transferências simultâneas de arquivos a partir de um mesmo servidor, comparando-se o resultado obtido com TCP e UDP. Essas transferência ocorrerão entre os computadores do laboratório e um servidor externo ao laboratório, como mostrado na figura abaixo:


Res-Exp2-transporte.png


  1. Abra um terminal em seu computador, e nele execute este comando:
    wget http://tele.sj.ifsc.edu.br/~tisemp/RES/ubuntu.iso
    
  2. Observe a taxa de transferência (velocidade do download) obtida. Que valores ela apresenta ? Quanto tempo levou para o arquivo ser transferido ?
  3. Após todos terem copiado o arquivo, o professor irá se logar em um dos computadores do laboratório e repetir a transferência. Porém desta vez ele irá fazê-la sozinho. Que taxas ele obteve, e quanto tempo levou ?
  4. O professor irá repetir a transferência novamente, mas desta vez ele irá pedir que um aluno também a inicie logo em seguida. Qual foi a taxa obtida por ambos ?
  5. Finalmente, o professor irá repetir a transferência porém com mais dois alunos fazendo-a ao mesmo tempo. Que se pode concluir quanto a taxa de transferência obtida ?
  6. Para poder fazer uma comparação, as transferências serão feitas novamente porém usando UDP como protocolo de transporte. Para isso siga estes passos:
    1. Abra dois terminais. Em um deles execute este comando:
      watch -n 1 ls -l arquivo
      
      ... e no outro execute:
      ./receptor 5555 > arquivo
      
    2. O professor irá transmitir o arquivo a partir do servidor. Observe o tamanho do arquivo, que deverá aumentar.
    3. Em que valor o tamanho do arquivo parou de crescer ? Quanto tempo isso levou, aproximadamente ? E esse tamanho final é o mesmo do arquivo original ?
    4. Como se comparam as transferências usando TCP e UDP ?

27/09/13: Correio eletrônico

  • Ver Capítulo 26 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a ed., de Behrouz Forouzan.

O correio eletrônico (email) é ainda um dos principais serviços na Internet. De fato foi o primeiro serviço a ser usado em larga escala. Trata-se de um método para intercâmbio de mensagens digitais. Os sistemas de correio eletrônico se baseiam em um modelo armazena-e-encaminha (store-and-forward) em que os servidores de email aceitam, encaminham, entregam e armazenam mensagens de usuários.

Funcionamento do email

Os componentes da infraestrutura de email são:

  • MUA (Mail User Agent): o aplicativo que o usuário usa para envio e acesso a mensagens. Atualmente é bastante comum MUA do tipo webmail, mas existem outros como Mozilla Thunderbird, KMail e Microsoft Outlook.
  • MDA (Mail Delivery Agent): o servidor responsável por receber dos usuários mensagens a serem enviadas. Assim, quando um usuário quer enviar uma mensagem, usa um MUA que contata o MDA para fazer o envio. Exemplos de software são Postfix, Sendmail, Qmail e Microsoft Exchange.
  • MTA (Mail Transport Agent): o servidor responsável por transmitir mensagens até seu destino, e receber mensagens da rede para seus usuários. Comumente faz também o papel de MDA. Exemplos de softwares são Postfix, Sendmail, Qmail e Microsoft Exchange.

A figura abaixo ilustra uma infraestrutura de email típica.

Email-intro.png

Os protocolos envolvidos são:

  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): usado para envios de mensagens entre MTAs, e entre MUA e MDA/MTA.
  • IMAP (Internet Mail Access Protocol): usado por MUAs para acesso a mensagens armazenadas em caixas de email em servidores.
  • POP (Post Office Protocol): mesma finalidade que IMAP, porém com funcionalidade mais limitada. Se destina a situações em que o normal é copiar as mensagens parao computador do usuário, e então removê-las do servidor.
  • LMTP (Local Mail Transfer Protocol): usado para entrega de mensagens entre MTA e MDA/MTA, sendo que o servidor de destino não mantém uma fila de mensagens (quer dizer, ele entrega diretamente na caixa de entrada de um usuário ou a encaminha imediatamente).

Endereçamento

Endereços de email estão intimamente ligados ao DNS. Cada usuário de email possui um endereço único mundial, definido por um identificador de usuário e um domínio de email, escritos usando-se o símbolo especial @ (lê-se at, do original em inglês) para conectá-los:

tele@ifsc.edu.br

Nesse exemplo, o identificador de usuário é tele, e o domínio é ifsc.edu.br.

Os domínios de email tem correspondência direta com domínios DNS, mas isso é um assunto para mais adiante ... por enquanto basta saber que um domínio representa um conjunto de endereços de email tratados administrativamente da mesma forma.

Mensagens de email

Uma mensagem de correio eletrônico se divide em duas partes:

  • Cabeçalhos: contém informações de controle e atributos da mensagem
  • Corpo: o conteúdo da mensagem
Received: from zeus.das.ufsc.br (zeus.das.ufsc.br [150.162.12.8])
        by mx.google.com with ESMTP id e12si8422753vcx.66.2010.04.25.07.40.18;
        Sun, 25 Apr 2010 07:40:19 -0700 (PDT)
Received: from submissoes.sbc.org.br (submissoes.sbc.org.br [143.54.31.12])
	by zeus.das.ufsc.br (Departamento de Automacao e Sistemas (DAS-UFSC)) with ESMTP id BA97E7BD90
	for <tele@ifsc.edu.br>; Sun, 25 Apr 2010 11:30:00 -0300 (BRT)
Received: from submissoes.sbc.org.br (localhost [127.0.0.1])
	by submissoes.sbc.org.br (8.14.3/8.14.3/Debian-4) with ESMTP id o3PEZ70L029107
	for <tele@ifsc.edu.br>; Sun, 25 Apr 2010 11:35:07 -0300
Received: (from www-data@localhost)
	by submissoes.sbc.org.br (8.14.3/8.14.3/Submit) id o3PEZ7kH029104;
	Sun, 25 Apr 2010 11:35:07 -0300
Date: Sun, 25 Apr 2010 11:35:07 -0300
Message-Id: <201004251435.o3PEZ7kH029104@submissoes.sbc.org.br>
From: WTR 2010 <lbecker@das.ufsc.br>
To: "Telê Santana" <tele@ifsc.edu.br>
Subject: Final version and registration
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain
Content-Transfer-Encoding: 8bit

Dear Coach,

Please remember to upload the camera-ready version of your paper and to
register in the competition by April 27.

See you in Spain,

FIFA World Cup Staff - Spain - 1982

Na mensagem acima, os cabeçalhos são as linhas iniciais. Os cabeçalhos terminam quando aparece uma linha em branco, a partir de que começa o corpo da mensagem.

Atividade 1

  1. Conectar-se a um servidor de email, e enviar uma mensagem.
    1. Primeiro acesso: usando o webmail que está em http://192.168.1.101/squirrelmail
      • Envie mensagens para seus colegas, e confira seu recebimento.
    1. Segundo acesso: usando telnet para enviar uma mensagem
      • Conecte-se ao servidor de email do laboratório (note que ele é acessado via port TCP 25):
        telnet 192.168.1.101 25
        
      • Converse com o servidor de email usando o protocolo SMTP, que é textual:
        helo mail
        250 m1
        mail from: aluno2@tiago.semprebom
        250 2.1.0 OK
        rcpt to: aluno1@tiago.semprebom
        250 2.1.5 OK
        data
        354 End data with <CR><LF>.<CR><LF>
        From: Aluno 2 <aluno2@tiago.semprebom>
        To: Aluno 1 <aluno1@tiago.semprebom>
        Subject: Teste de envio manual ...
        
        Testando o envio de uma mensagem na unha ...
        .
        250 2.0.0 Ok: queued as 57C486819C
        quit
        221 2.0.0 Bye
        
        Obs: as linhas que iniciam com números correspondem a respostas do servidor SMTP.
      • Verifique se a mensagem foi de fato enviada.

Mensagens de email

Uma mensagem de correio eletrônico se divide em duas partes:

  • Cabeçalhos: contém informações de controle e atributos da mensagem
  • Corpo: o conteúdo da mensagem
Received: from zeus.das.ufsc.br (zeus.das.ufsc.br [150.162.12.8])
        by mx.google.com with ESMTP id e12si8422753vcx.66.2010.04.25.07.40.18;
        Sun, 25 Apr 2010 07:40:19 -0700 (PDT)
Received: from submissoes.sbc.org.br (submissoes.sbc.org.br [143.54.31.12])
	by zeus.das.ufsc.br (Departamento de Automacao e Sistemas (DAS-UFSC)) with ESMTP id BA97E7BD90
	for <tele@ifsc.edu.br>; Sun, 25 Apr 2010 11:30:00 -0300 (BRT)
Received: from submissoes.sbc.org.br (localhost [127.0.0.1])
	by submissoes.sbc.org.br (8.14.3/8.14.3/Debian-4) with ESMTP id o3PEZ70L029107
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Date: Sun, 25 Apr 2010 11:35:07 -0300
Message-Id: <201004251435.o3PEZ7kH029104@submissoes.sbc.org.br>
From: WTR 2010 <lbecker@das.ufsc.br>
To: "Telê Santana" <tele@ifsc.edu.br>
Subject: Final version and registration
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain
Content-Transfer-Encoding: 8bit

Dear Coach,

Please remember to upload the camera-ready version of your paper and to
register in the competition by April 27.

See you in Spain,

FIFA World Cup Staff - Spain - 1982

Na mensagem acima, os cabeçalhos são as linhas iniciais. Os cabeçalhos terminam quando aparece uma linha em branco, a partir de que começa o corpo da mensagem.

Acesso a caixas de mensagens: protocolos POP3 e IMAP

POP3 (Post Office Protocol) e IMAP (Internet Message Access Protocol) são protocolos criados para acessar mensagens armazenadas em caixas de mensagens de usuários. Em ambos os casos, um programa servidor é executado no computador onde estão armazenadas as mensagens (quer dizer, eles seguem o modelo cliente-servidor). Esse programa aceita conexões vindas de programas clientes, e por meio desses protocolos possibilita acessos às caixa de entrada de usuários. Programas clientes são leitores de email, usados por pessoas para lerem suas mensagens (ex: Mozilla Thunderbird, Microsoft Outlook, e webmail em geral). As operações típicas possíveis de serem feitas com esses protocolos são obter uma cópia de uma mensagem (transferi-la para o programa cliente), listar as mensagens existentes e apagar uma mensagem.

O protocolo POP3 foi criado primeiro (sua última revisão ocorreu em 1996). Suas mensagens são textuais, com comandos simples para obter mensagens, listar mensagens e apagá-las (há outros, mas esses são os principais). Quando ele foi criado, a maioria das pessoas acessava a Internet com acesso discado, que é lento e caro. Por isso esse protocolo foi feito para baixar as mensagens para o computador do usuário, e removê-las do servidor. Isso quer dizer que, para um usuário saber o assunto de uma mensagem, ou quem a enviou, ele terá primeiro que copiá-la inteira para seu computador. Quando o uso de correio eletrônico aumentou, e também a quantidade e tamanho das mensagens (com seus arquivos anexados), surgiu a necessidade de um protocolo de acesso a mensagens que possibilitasse manipulá-las diretamente no servidor. Dessa iniciativa surgiu o protocolo IMAP.

IMAP (última revisão em 2003) é um protocolo de acesso a mensagens razoavelmente complexo, com muitas possibilidades de pesquisa e transferência parcial ou completa de mensagens. Além das operações suportadas pelo POP3, ele é capaz de fornecer listagens de mensagens incluindo seus cabeçalhos (evitando ter que copiar mensagens completas para saber do que se tratam), fazer pesquisas nas mensagens com base em seus cabeçalhos (ex: mensagens enviadas por uma determinada pessoa), e transferir parcialmente mensagens (ex: transferir somente um arquivo anexado). Atualmente é a forma mais usada de acessar mensagens em servidores, mesmo com webmail.

Atividade 2

Usando novamente o servidor de correio eletrônico do laboratório, vamos fazer experiências com acessos a caixas de mensagens.

  1. Use o Mozilla Thunderbird para acessar suas mensagens com POP3. Ele pode ser encontrado no menu Aplicativos->Internet. Crie uma conta no Thunderbird (use configuração manual). Ela deve ter as seguintes informações:
    • Email: alunoX@tiago.semprebom
    • Servidor de entrada: tipo POP3 e endereço 192.168.1.101
    • Servidor de saída: tipo SMTP e endereço 192.168.1.101
    • Nome de usuário: alunoX
  2. Acesse sua conta de email com o Thunderbird. Experimente visualizar as mensagens, comparando a experiência com o webmail. Tente também enviar mensagens.
  3. Execute o wireshark, pondo-o a capturar pacotes na interface de rede eth0, e em seguida acesse novamente sua caixa de mensagens com o Thunderbird.
    • Identifique as mensagens POP3
    • Acompanhe a conversação entre o Thunderbird e o servidor POP3
  4. Encerre o Thunderbird. Em seguida, faça um acesso manual ao servidor POP3 da seguinte forma.
    • Execute este comando:
      telnet 192.168.1.101 110
      
      Obs: o protocolo POP3 usa o port TCP 110
    • Digite o seguinte para fazer a autenticação de usuário no servidor POP3:
      user alunoX
      pass senhaX
      
    • Uma vez estando autenticado, verifique quantas mensagens há em sua caixa:
      stat
      
    • Liste as mensagens contidas em sua caixa:
      list
      
    • Transfira para seu computador a última mensagem da listagem. Exemplo, se ela for identificada pelo número 5 (ver coluna esquerda da listagem), este comando irá transferi-la:
      retr 5
      
    • Apague a última mensagem de sua caixa:
      dele 5
      
    • Liste novamente as mensagens.
    • Encerre a conexão.
      quit
      
  5. Vamos repetir o experimento usando o protocolo IMAP. Novamente execute o Thunderbird, porém desta vez crie uma conta IMAP (as demais informações são idênticas à conta POP3).
  6. Acesse sua caixa de entrada, listando suas mensagens e visualizando algumas delas.
  7. Observe que com IMAP é possível ter outras caixas de mensagens no servidor, as quais são denominadas IMAP folders (ou pastas IMAP). Por exemplo, deve existir uma pasta INBOX (a caixa de entrada), e também Draft (rascunhos), Trash (lixeira) e Sent (mensagens enviadas).
    • Acesse essas caixas de mensagens. Note elas funcionam idêntico à caixa de entrada.
    • Envie uma nova mensagem. Repare que uma cópia foi colocada na pasta Sent.
    • Experimente criar uma nova pasta IMAP. Por exemplo, ela pode se chamar Ifsc.
    • Você pode copiar ou mover mensagens entre as pastas. Experimente copiar mensagens para a nova pasta criada.
    • Tente acessar a nova pasta usando a conta POP3 ... é possível ?
  8. Encerre o Thunderbird, e em seguida execute o wireshark. Ponha-o a capturar pacotes na interface de rede eth0.
  9. Novamente execute o Thunderbird, e acesse sua conta IMAP.
    • Liste as mensagens, acesse pastas, e visualize mensagens.
    • Acompanhe no wireshark a conversação entre o Thunderbird e o servidor IMAP. Compare-a com aquela feita com POP3.
    • Tutorial para o Gmail

30/09/13: Camada de Aplicação

  • Avaliação 1 RED: Int. Internet e Camada de Aplicação

04/10/13: Camada de Transporte

  • Vista de prova (Av. 1)

07/10/13: Camada de Transporte

  • Introdução Camada de Transporte
  • Multiplexação e Demultiplexação

11/10/13: Camada de Transporte

  • Protocolo de transferência confiável
  • Protocolos Dutados: Volta - N, Retransmissão Seletiva

14/10/13: Camada de Transporte

  • Lista de Exercícios TCP:
    • Número de sequência, ACK, Retransmissão, Timeout

15/10/13: Avaliação de Recuperação de RED

  • Recuperação de Redes (Camada de Aplicação)
    • Local: Sala 14
    • horário: 17h30min - 19h20min

18/10/13: Camada de Transporte

  • Controle de Fluxo
  • Controle de Congestionamento

19/10/13: (Sábado Letivo)

  • Laboratório:
    • SMTP, POP3 e IMAP;

21/10/13: Camada de Rede

  • Entrega documento: Seminário de RED
  • Debate (direção IFSC-SJ)

25/10/13: Camada de Rede

  • Rede Datagrama
  • Rede Circuito Virtual

28/10/13: Ponto facultativo (recesso)

  • Dia do Servidor Público

01/11/13: Camada de Rede)

  • Sistemas Autônomos: Roteamento Intra-SA e Inter-SA
  • Algoritmos de Roteamento

04/11/13: Seminário de RED (4 aulas - RED)

  • Realização do Seminário da Disciplina: Novas Tecnologias em Redes

08/11/13: Avaliação Camada de Transporte

  • Avaliação Camada de Transporte
  • Conceitos Seminário e Avaliações: clique aqui

11/11/13: Camada de Rede

  • Endereçamento IPv4
  • Exercícios

15/11/13: Camada de Rede

  • Classfull e CIDR
  • Exercícios

18/11/13: Aula Prof. Roberto Matos (MIC)

  • Aula Prof Roberto Mic (Reposição disciplina)

22/11/13: Viagem de estudos

  • Viagem de estudos ENG. e CST

25/11/13: Camada de Rede

  • Segmentação de redes
  • Exercícios IPv4

29/11/13: Camada de Rede

  • Exercícios de revisão

02/12/13: Camada de Enlace

  • Avaliação Camada de Rede

06/12/13: Camada de Enlace

  • Vista de Prova - Camada de Rede
  • Conceitos atualizados: clique aqui

09/12/13: Camada de Enlace

13/12/13: Recuperações Finais

  • Avaliações de recuperação finais da disciplina

16/12/13: Encerramento da Disciplina