Infraestrutura para Sistemas de Software - Principais Protocolos de Comunicação (AUDIODESCRIÇÃO)

[Música] Univesp Universidade virtual do Estado de São Paulo disciplina infraestrutura para sistemas de software Olá a todos nesta vídeoaula da primeira semana da disciplina de infraestrutura para sistema de software nós vamos dar continuidade ao assunto que nós começamos na videoaula um e a gente vai falar sobre protocolo de Comunicação tá Júlio César estrela Professor esta aula é uma gravação de vídeochamada com a tela dividida entre a apresentação de slides à esquerda e a miniatura da janela de vídeo do professor à direita no primeiro slide o nome da disciplina e o tema da aula principais Protocolos de comunicação no segundo slide o título roteiro e tópicos lidos pelo professor tão importante quanto organizar a comunicação na forma de camadas também é primordial considerar como que essa comunicação ocorre né Quais são as regras que devem ser est decidas e obedecidas para que comunicação ocorra de forma adequada tá então eh nós vamos tratar da importância dos protocolos nesse processo de comunicação definir o que é um protocolo né e tratar de dois protocolos fundamentais né que regem de alguma maneira né Eh boa parte das aplicações que nós utilizamos hoje na na internet né então aplicaç de áudio e vídeo sobre demanda aplicação de voz sobre IP aplicações web entre outras tá então são protocolos para comunicação das aplicações que utilizam a internet que é o TCP o DP e o IP os dois primeiros da Câmara de transporte e o último que é o IP que é o internet protocolo protocolo da camada de rede bom Por que que é um protocolo importante tá bom primeiro protocolo ele é uma regra né Eh nossa vida é regida né e ada por protocolo né então o típico protocolo é nós perguntarmos para alguém que está próximo eh a gente é que horas são né e a gente receber uma resposta ou não receberam uma resposta tá o mesmo acontece a comunicação entre dois eh computadores né então um computador Envia um dado pro outro e o outro não responde Por que que o outro não responde porque pode ser que esse computador esteja desligado ou porque ele foi invadido ele foi ranqueado eh porque ele tem um bloqueio de comunicação eh com base eh num envío uma mensagem que você deseja né Eh um outro protocolo eu tenho uma pergunta né e uma vez feita a pergunta você fica aguardando a resposta a resposta pode vir ou não vir como abrir e fechar uma porta como fazer um churrasco né então São perguntas que nós fazemos e buscamos a resposta a essa e e diversas outras perguntas né no caso do de protocolo de comunicação em redes de computadores né Nós vamos substituir humanos por máquinas e importante frisar e ressaltar toda atividade de comunicação na internet ou uma rede local é regida e governada por protocolos então é necessário presença de protocolos e como nós estamos falando de comunicação fazar em camadas cada camada possui um conjunto de protocolos que a representam e que que eh eh desenvolvem suas atividades para que as outras camadas prossigam no envio e no recebimento dos dados entre origem e distin ou entre emissor e entre receptor bom para mensagens específicas que enviamos tá E para São específicas que realizamos por isso que é importante falar de protocolo de comunicação então tem eh mensagem específica para algumas ocasiões se rela ações específicas para essas ocasiões tá E também precisa eh eh nós precisamos basear em respostas específicas para algumas situações e ocasiões tá então ex saber que oração vai exigir um um um modo de operação né novo slide com o título O que é um protocolo de comunicação abaixo uma imagem com duas relações de comunicação linhas diagonais formam um zigue-zague para baixo e indicam a interação ao longo do do tempo à esquerda uma mulher diz para um homem Oi ele responde oi ela Pergunta que horas são ele responde 2 horas à direita a comunicação acontece entre dois computadores o primeiro envia solicitação de conexão TCP o segundo resposta de conexão TCP o primeiro responde com get https do bar www. ad. com bar crose BR e o segundo responde com um arquivo então nós temos aqui dois representantes né Eh ch uma primeiro representante de Alice o segundo de Bob Alice perguntando eh iniciando uma interação com o Bob dizendo oi Bob respondendo Oi e ali se depois de o estabelecimento né de uma interação aice Pergunta que horas são por favor e o Bob responde duas horas tá se a gente traduzir isso por um ambiente de comunicação né e e considerando que esse ambiente de comunicação eh garante uma comunicação confiável do ponto de vista Lógico né Eh basicamente a l seria representada por o computador um desktop solicitando a abertura de uma conexão né recebendo essa resposta de conexão para quem quer se conectar e recebendo e fazendo a pergunta né ou solicitando alguma coisa depois recebendo o arquivo então vejo que existe uma analogia entre a comunicação entre os seres humanos e e as máquinas os computadores né então o primeiro a primeira interação é um oi tá então antes de perguntar que oração né comumente e solicitado um oi Com licença que horas são tá então se de repente não tiver nenhuma resposta em relação ao oi ou com licença M Provavelmente você vai eh fazer a pergunta que oração tá também é possível né mas não muito elegante chegar para alguma pessoa e dizer que oração né Eh o mesmo acontece com os computadores então no caso de uma comunicação confiável aqui né E aqui já adiantando um pouco existe um protocolo que representa as comunicação confiável lógica fim a fim entre as aplicações que é TCP nós vamos ver adiante bom eh todo protocolo ele considera um serviço que uma camada para oferecer para outra um ambiente onde ele executa incluindo esses serviços né atizado pelo protocolo existe um vocabulário né existe toda uma um mecanismo de como que essa essa regra né de comunicação tem que ser executada tá o formato de cada mensagem do vocabulário e os algoritmos que tentam garantir a troca de mensagens integridade do serviço oferecido pessoal eh o protocolo é tão importante tão importante né que ele se eh digamos né se mantém ao longo do tempo né então a internet que nós utilizamos hoje em as aplicações distribuídas que nós utilizamos as mais variadas ações das nossas vidas né Eh se basei em protocolos muitos deles protocolos tem aí 30 anos né são protocolos envolvidos em linguagem eh mais baixo nível no caso C né o protocolo DNS protocolo PCP protocolo SSH alguns protocolos com de aplicação outros protocolo de transporte né próprio IP né Eh e esses protocolos né eles eh dão uma um conjunto de de de profissionais ou ou uma uma organização desenvolveu esses protocolos e esses protocolos importante frisar também que eles sofrem atualizações em cada atualização que eles sofrem eles precisam manter conformidade com as versões anteriores tá então eh uma varia uma variedade de protocolos e de variações desses protocolos tá em geral os protocolos são escritos baseados num pequeno documento textual né bastante conhecido eh para quem trabalha com rede de comunicação que são os rfcs que significa requests for comments tá então depois vocês deem uma olhada no site eh rfc.

org né se não tiver enganado lá tem uma lista de protocolos né Eh desenvolvido é para os mais variados eh contextos tá bom em resumo protocolo são padronizações que definem Como se dá comunicação e uação do meio físico na infraestrutura de comunicação né ou seja rede os protocolos Vamos considerar a semântica nada mais são que as regras né então assim temporiza controle de erro controle de fluxo S cont de pamento né como lidar com os erros né e a sintaxe o formato codificação né codificação do quadro codificação do datagrama Enfim então sempre obedece essas essas duas partes né a semântica e as regras e o formato né todo o protocolo tem um formato tem um tamanho né ass a a informação usada e baseada naele protocolo em tamanhos definidos né padronizados carregam dados também de tamanho padronizado N E por aí vai novo slide com o título O que é um protocolo de comunicação abaixo a citação de kurose e Ross lida pelo professor Bom segundo o nosso livro texo né um protocolo ele define o formato a ordem das mensagens trocadas entre duas ou mais entidades comunicantes né Essas entidades comunicantes são dois desktops um desktop um celular dois celulares né enfim dois rostos né duas entidades que T capacidad de comunicar tem uma placa de rede né bem como as ações realizadas na transmissão e na recepção D essas mensagens tá Então essa é a definição de protocolo de comunicação bastante aceita e que é utilizada aqui no nosso li o texto é importante ter isso em mente né lembrar retomando aqui que ele considera tanto a semântica quanto a sintaxe bom eh eu não vou entrar em detalhes aqui né mas porque por conta da da característica da disciplina e pela infinidade de protocolo existente né Mas há alguns né e não são muitos que são fundamentais para eh o funcionamento da da internet né que é uma grande rede de computadores né Eh então na comunicação das aplicações que a gente utiliza na internet é uma infinidade de protocolos tá então protocolos muitos protocolos da cada de aplicação muitos protocolos da camada não muitos protocolos da camada de transporte de rede de emass então a medida que eh nós vamos chegando muito mais próximo meio físico né a quantidade de protocolos elas são menores né então a medida que nós vamos eh se aproxima da camada de aplicação a quantidade de protocolos tende a aumentar tá eh logicamente é muito mais eh fácil né Muito mais simples criar um protocolo de um protocolo da camada de aplicação né Eh mesmo porque toda a as outras camadas se preocupam com coisas que as aplicações não se preocupam as aplicações usam toda a infraestrutura subjacente do canal de comunicação de uma rede né os elementos de comunicação para enviar e receber dados então Eh Essa é a beleza da rede de comunicação né abstração das coisas mais complexas Então existe muito mais protocolo de aplicação do que protocolos da camada de enlace protocolos da camada de rede de transporte na vídeoaula anterior a gente discutiu sobre os modelos de comunicação e suas camadas então é muito importante também eh considerar as camadas e os protocolos fazem parte delas né cada camada possui um mais protocolos depend do modelo tá lá utilizado né E para essa disciplina Nós Vamos considerar o o modelo tcpp ou a pilha de protocolo tcpip comão SAS camadas protocolos tá então a internet el é composta por várias Gees opera com ocol de Comunicação tá grande parte da internet Opera sobre tcpip né E a gente vai abordar aqui três protocolos fundamentais que é o IP camada de rede o TCP que é o transmission contol protocol a camada de transporte e o DP user datagram protocolo que é também da camada de transporte bom eh na estrutura de camadas apresentada na aula anterior a gente viu que eh nós precisamos considerando que a toda a comunicação mais em camadas a informação ou US dados flui da camada de mais alto nível né no emissor tá para camada de eh mais baixo nível no receptor que vai desencapsulamento receptor então nós temos uma mensagem que é e enviada né que é codificada E vai encapsulada dentro de um segmento da camada de transporte com cabeçal da camada de transporte tá então essa mensagem ela tem um protocolo também então pode ser essa mensagem aqui ela pode ser uma mensagem que utiliza o protocolo http por exemplo o protocolo da camada de aplicação um protocolo usado n aplicações web né Eh essa mensagem tem o próprio protocolo né dependendo da aplicação mas tudo isso aqui né o os os dados mais o protocolo da camada de aplicação é encapsulado dentro de um segmento né Então tudo isso aqui é um segmento esse segmento encapsula tanto dado aplicação quanto o protocolo del o cabeçalho referente aquele aquela aquela mensagem e o datagrama vai encapsular o segmento né e vai colocar lá um cabeçado de rede e o quadro Vai encapsular um datagrama vai cabeç o cabeç da camada de enlace tá CL aqui significa de link né CL n link l de link n de Network transporte E aí Isso aqui vai ser transformado no sinal vai ser recebido placa de rede né interface rede do host receptor que vai transformar esse sinal no quadro novamente né E vai retirando cabeçário pro cabeçário medida que esses dados vão passando de uma camada outra até chegar na aplicação tá novo SL com o esema da interação entre o emissor e o receptor cada um representado poraba com as camadas aplicação transporte rede enlace e física o encapsulamento forma uma nova tabela à esquerda das camadas do emissor de cima para baixo em aplicação a mensagem m no transporte o segmento CTM na rede o datagrama cncm e no enlace o quadro clcn cm a última camada do emissor a física tem uma seta azul bidirecional à direita nomeada canal de comunicação que leva à camada física do receptor onde ocorre o desencapsulamento da mensagem de baixo para cima nesse processo aqui né de encapsulamento desencapsulamento pode acontecer n coisas n coisas podem correr erros pode ser necessário retransmissão de dados pode ser necessário melhorar o controle de fluxo e controle do questionamento do canal de comunicação o canal de comunicação influencia na emissão na recepção o canal de comunicação aumenta e diminui o atraso de propagação ou o atraso de rede ou atraso de processamento dos Nós enfim tá então tem várias coisas complexas que são eh importantes ser consideradas de um modo mais simplório é isso que acontece o tempo inteiro quando por exemplo a gente clica lá num link né de um portal de conteúdo na na web né esse link ele é transformado é um é um nome esse link ele é convertido né Eh por um endereço IP esse endereço IP indica quem é o host né este host vai procurar Qual é a aplicação que tá hospedada em algum servidor web e tem alguma informação que seja fundamental para que seja visualiz nó vou tratar de servidores web em uma das semanas tá então um assunto importante também mas que é é importante a gente considerar todo esse escopo nesse momento porque nós foros tratar de aplicações mostrar o funcionamento de algumas aplicações né Eh num ambiente virtualizado né Eh é importante a gente ter isso bem eh em mente eh ter entendido bem bom o primeiro protocolo que é o protocolo IP também conhecido como internet protocol ele é o protocolo representando a camada de rede que a gente já comentou na aula anterior tá eh a camada de rede ela tem algumas funções né principais não são muitas mas são fundamentais para funcionamento da internet e de uma rede local nós conhecemos primeiro é o endereçamento tá então todo host né todo elemento de comutação tem uma interface de rede ele tem que ter o endereço tá e a comunicação aqui do IP é uma comunicação lógica entre hosts tá eh a camada a camada a placa de R Ela também tem um endereço né como vocês devem ter visto endereço computadores que o endereço de hardware né endereço MAC tá esse endereço de hard um endereço que tem um determinado tamanho que ele é convertido por endereço P tambm aqui representa aqui o endereço de de eh Uma outra função da camada de rede desculpa da da do protocolo IP né é auxiliar na determinação de caminhos né da Rota escolhida pelos pacotes entre origem destino né então Eh fazem parte desse universo algoritmo de protocolo de algoritmo de roteamento né Eh algoritmo de estado de la de Vetor de distância né algoritmos que consideram conhecer toda uma rede para determinar a melhor rota entre uma origem destino ou algorítmos que considerem só conhecer os vizinhos mais próximos em determinar a melhor rota com nos vizinhos pros tá também tem a função de comutação ou repasse né que é fazer movimentação de pacotes entreas portas de entrada e saída dos gote adores ou seja tudo ISO que diz respeito a comunicação host a host né máquina a máquina está descrit na camar de rede bom o o IP eh como o IP não existe estabelecimento de comunica eh estabelecimento de conexão da camada de ele é um protocolo eh eh que a gente chama de melhor esforço né simplesmente ele injeta dados na rede né do ponto de vista lógico e e o e assume que a canal de comunicação confiável né que funciona que o outro host vai receber esses dados mas na prática não é o que acontece né Eh é uma característica dele por ser e mais eh uma característica que garante a comunicação de forma mais e interativa né e Lógico os malefícios de ter que fazer reenvio dependendo de como tá o canal de comunicação da quantidade de usuários na rede tá então os os radores el utilizam informação do protocolo para encaminhar pacotes da origem e destino né então por exemplo é com base no endereço IP que nós conseguimos por exemplo trabalhar com filtragem de pacotes né utilizar um Firewall bloquear entrada ou saída de dados Com base no endereço origem ou meu endereço destino ou baseado no que tem no caso olhando os cabeçalhos desses protocolos do protocolo IP ele é um protocolo que não que os dados chegam intactos e sem erros a destino tá eh como eu comentei ele fornece um serviço de melhores forço aos protocolos da camada de transporte então sempre a camada acima oferece serviço para camada mais abaix tá PCP e o DP novo slide com o título IP internet protocol e uma imagem de um datagrama ipv4 com formato semelhante a uma tabela na parte superior uma seta horizontal bidirecional indica 32 bits seguida de uma linha com marcações regulares de espaço no cabeçalho os campos fixos version ihl Type of service e total length identification e fragment of set com as flags dfmf time to leave protocol hether check sun search address Destination address options zero or more Words abaixo o Campo data bom se a gente considerar que a gente falou da sintaxe da semântica n falando do formato do protocolo importante ter mente é um protocolo considerando aqui pv4 não vou abordar pv6 né mas vou considerar pv4 e é um protocolo que tem 32 bits de tamanho tem alguns Campos né destaque aí por exemplo pro endereço de origem endereço de destino né no no no no IP de onde que vem o datagrama para onde onde que ele vai né Eh o tempo de vida dele todo todo datagrama tem um um um tempo de vida que é baseado na quantidade de de eh vezes que ele passa por elemento de computação no caso um rodeador Então esse valor vai sendo decrementado né até que ele suma na rede se ele encontrar o destino dele tá o tamanho dele o tipo de serviço na versão né alguns dados também de fragmentação tá e um campo eh Xando o cabeçário né então tem um campo que indica se eh o dado que foi enviado na origem eh corresponde ao dado que ess foi recebido destino Pode ser que esse essa esse datagrama tenha um erro e ele eh precisa ser reencaminhado novamente tá o campo de verificação de cabeçal bom o TCP ele é um protocolo que faz parte da transporte da pilha TCP ou do tcpip eh dentro as funções envolvem eh comunicação lógica en fimas aplicações tá então eh essa camada lá a origem né quer dizer o o emissor ele aceita dados camada de aplicação divide esses dados em unidades menores né Passa esses dados para camada de rede né e garante que todas essas unidade ch corretamente ou extremamente ou ou a corretamente a outra extremidade um destino né então Eh Diferentemente do IP né que fornece um serviço de melhor esforço o TCP ele garante né tenta garantir ao máximo né né com custo computacional alto né tem que garantir a comunicação lógica fim a fim desse dessas mensagens que são enviadas pela aplicação né tudo deve ser feito com eficiência de forma que as camadas superiores né no caso aplicação fique isolad das mudanças de tecnologia de hard tá então nós chamamos de entidade de transporte aqui o hardware e software que excuta as funções de cam de transporte né então sistema operacional caso do L do Linux e alguma biblioteca vinculada paraas aplicações de rede placa de interface de rede enfim tá bom a camada de transporte ela a camada fim a fim que liga origem destino né então basicamente que nós temos é a comunicação entre uma aplicação que está no host do usuário uma aplicação que está num servidor num grande data Cent essas aplicações trocando informações de forma eh lógica né Eh fim a fim são dois processos de execução isolados por uma rede de comunicação trocando dados esse protocolo no caso TCP é um dos protocolos da câ de transporte tenta garantir isso tá unidade de dados trocados na aqui pelo TCP né ou no caso da C de transporte Ch de seguimento tá como a gente viu anteriormente cada camada tem uma unidade de dados né eh no caso do TCP de seguimento então na camada de transporte por meio do protocolo com TCP ele fornece comunicação lógica entre processos que são executando em ros diferentes tá novo slide com o título TCP transmission control protocol abaixo tópicos lidos pelo professor e uma ilustração do conceito de comunicação lógica em uma rede de computadores três áreas acinzentadas com ícones de diversos dispositivos representam o remetente os roteadores de rede e o destinatário ao centro uma seta bidirecional e denominada transporte lógico fim a fim conecta as camadas de transporte do remetente e do destinatário sem relação com os roteadores de rede então nós temos aqui né uma comunicação lógica fim a fim entre as duas camadas eh todos todos os protocolos de transporte são executados no sistemas finais ou seja nas aplicações nos go tá e uma características do TCP é fornecer confiabilidade na entrega dos dados controle deamento controle de fluxo né então para que aconteça comunicação lógica fim a fim usando TCP precis estabelecimento de como uma conexão ponto a ponto fim a fim entas essas aplicações estão separadas pela rede tá o professor passa rapidamente por um slide que tem o título TCP transmission control protocol seguido de uma imagem de um datagrama udp eh bom o protocolo udp também é um protocolo eh bastante importante né mas o protocolo mais simplificado se comparado com o TCP e ele se assemelha bem ao ao IP né mas ele atua na camada de transporte tá então o Diferentemente do TCP o DP ele não se preocupa com o pacote com com dados perdidos entregues fora de ordem né para aplicação destilo aqu protocolo que a gente chama sem conexão Tá então não existe aquele aquela primeira apresentação que a gente viu lá do protocolo Que horas são né ou antes de perguntar que oração a gente dizer um oi né então o DP não tem esse acordo de cavalheiros né né então existe uma apresentação entre quem envia e quem recebe simplesmente o DP injeta os dados na na na rede né e o outro lado se preocupa apenas em eh processar esse dado Pode ser que esses dados não chegu outro lado porque não há essa preocupação na confiabilidade da entrega dos dados Tino tá novo slide com o título udp user datagram protocol abaixo um datagrama mostra o formato do segmento udp com os campos porta de origem porta de destino tamanho Chan e dados de aplicação com a mensagem bom o TCP o desculpa o DP ele tem uma um uma ele é mais um cabeçalho né digamos assim mais simples né basicamente ele possui Só porta de origem porta de destilo né o tamanho o campo de verificação de cabeçalho e os de aplicação tá esse conselho de porta é bastante importante também no contexto de comunicação porque é por meio da porta que nós identificamos unicamente cada aplicação né que faz parte eh de uma rede de computador né quando nós estamos trocando informação ter origem e destino então no contexto de porta né para sistemas operações como Linux por exemplo nós temos mais de 65. 000 eh portas né se não não tiver enganado mais precisamente 65 1535 portas tá significa que nós podemos ter 65. 535 aplicações de rede cada uma uma porta específica de 1 a 65 in no tecido Então são essa quantidade de portas pro protocolo DP e essa quantidade pode o protocolo eh PCP aqui só uma Uma correção o formato de segmento aqui no caso TCP e sim do udp nesse slide né só para não causar confusão o professor retorna dois slides e se refere à divergência entre o título TCP transmission control protocol e o datagrama do slide que mostra o formato de um segmento udp com comprimento de 32 bits e os campos porta de origem porta de destino número de sequência número de confirmação AC tamanho do cabeçalho URG a psh RST syn f n tamanho da janela chean urgent Pointer opções com zero ou mais palavras de 32 bits e na parte inferior o campo dados da aplicação tá E logicamente assim como o protocolo TP dá algumas garantias a mais né Ele é um protocolo mais complexo e comparado com o udp cont de origem para destino de sequência câ de confirmação né Camp de verificação de cabeçário outros os dados né relacionado ao controle de condicionamento da janela né os bits para controle de controle de condicionamento e o campo de dados de aplicação tá eh bom então a gente abordou até agora a ância das camadas a conceito de protocolos né e abordamos alguns protocolos fundamentais da da internet tá novo slide com a referência redes de computadores e a internet Rose e kW Ross quinta e sexta edições e então isso precisa ficar claro para vocês né Nós de agora em diante Vamos trabalhar né o desenvolvimento das das aplicações né e da que envolve a disciplina né com base nesses protocolos tá então esses são são as referências para essa videoaula reforçando a participação nos fóruns a participação eh junto com os facilitadores né e a gente se vê na próxima videoaula linhas retas se cruzam e formam as letras TV Univesp Tv Universidade virtual do Estado de São Paulo Univesp tv.

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