Virtualização 07/03/2012

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// O objetivo da aula de hoje é cobrir os conceitos gerais de redes.
// (apesar de redes ser um pré-requesito do curso)

  A idéia da aula de hoje é criar um vocabulário comum.

  Modelando com um grafo, nos entenderemos os nodos como os servidores, ou elementos de interconecções.

  Arestas serão os canais de comunicação de ponto a ponto.

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  Protocolo é o conceito mais mal definido em redes de computadores.

CONCEITO:
  Protocolo é o que define a comunicação entre dois hosts.

  Pode ser as menssagens, os códigos que implementam o TCP, ou ao conjunto de funcionalidades de abrir conecção, fechar conecção e enviar dados.

  A vantagem é que normalmente a palavra não fica ambigua inserida em um contexto.

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  // O professor mostrou um diagrama:
  Redes são trabalhadas em camadas,
  A mais básica é o aplicativo, ou seja o programa em execução,
  seguida pelo roteamento RRP e então pela conecção de host à host HHP.

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  Passos para comunicação em rede.

    Ao digitar uma URL na interface do seu navegador, quais os passos para que o site seja carregado no seu computador?
    Esse vai ser o tema da aula de hoje.

      - Comunicação entre processos.
      - DNS
      - Roteamento
      - Serviço (HTTP)
      - ARP -> Fica por baixo do roteamento.
      - UDP -> Isso fica embaixo do DNS
      - TCP -> embaixo do HTTP
      - IP  -> Embaixo do TCP
      - TCP gerencia da conecção
      - Caches

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  Comunicação entre processos:

    Quem espera é chamado de Servidor.
    Quem faz a comunicação ativamente é o Cliente.

    Servidor:
      - Inicio
      - Abertura passiva -> Avisa pro sistema operacional que ele está pronto para trabalhar.
      - Abertura completa -> É quando ele recebe uma menssagem da abertura ativa do Cliente.
      - Recepção do pedido -> Aguarda um pedido de um Cliente.
      - Envio de resposta -> É quando a resposta é enviada ao Cliente.
      - Termino -> O término pode envolver um processamento por ambas as partes, ou apenas por uma delas.

    Cliente
      - Inicio
      - Abertura ativa -> É quando ele envia uma menssagem de abertura ativa para o Servidor.
      - Envio de pedido
      - Recepção da resposta
      - Término

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  De forma mais detalhada:

//xxx
    Servidor:
      - Inicio -> Chama o processo socket() que cria a estrutura de dados (é um bufferzinho de espera).
      - Abertura passiva -> bind() avisa que está aqui, listen() reserva a conecção para o Servidor.
      - Abertura completa -> accept() é feito para aceitar o pedido de conecção do connect() do Cliente.
      - Recepção do pedido -> recv() recebe os dados
      - Envio de resposta -> send() envia os dados
      - Termino -> close() encerra a comunicação

    Cliente
      - Inicio -> socket()
      - Abertura ativa -> connect()
      - Envio de pedido -> send()
      - Recepção da resposta -> recv()
      - Término -> close()

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  2 - Qual a máquina onde está o serviço? DNS (Domain Name Service).

    O documento de definição do protocolo da internet não é mais o identificador usado, hoje usa-se o DNS para se traduzir os endereços para palavras:
      www.google.com ou minha.ufmg.br etc.

    como existem os pontos, as coisas são feitas com uma hierarquia. A raiz são coisas do tipo: .org, .net .com etc.

    A cada acesso o Cliente pergunta à raiz se ele conhece o ip do servidor desejado.

    no caso de minha.ufmg.br, o servidor br redireciona o pedido para o servidor ufmg que informa ao cliente o endereço do servidor "minha"

    Uma outra possibilidade é o servidor retornar o endereço do membro imediatamente abaixo da hierarquia
    para o Cliente e deixar o cliente falar com os demais servidores. (esse foi o caso que o professor exemplificou)

    Uma fonte de otimização para o DNS é que a resposta do servidor pode mudar dependendo do dia horário etc, o servidor redireciona o cliente para
    o servidor que ele achar mais inteligente, ou mais eficiente.

    Então existem um conjunto de servidores centrais pelo mundo (são um total de 13 por questões tecnicas)
    // (a questão técnica é que as informações de 13 servidores ocupavam cerca de 512 bytes que é o mínimo necessário para se acessar a internet)
    // 6 fev 2007
    // teve outro em 2002
    // também acho que em 31 de março de 2012 vai ter outro ataque xP

    Hoje não existem mais 13 máquinas porque houve um ataque a um tempo atraz que derrubou alguns dos servidores (não derrubou todos porque ele foi bem feito)

    Hoje ainda temos 13 endereços, porém existem vários e vários servidores expalhados pelo mundo que respondem a estes endereços, porque? mais seguro.
    Mas praticamente todos eles tem o mesmo endereço IP. E dependendo de onde voce está no mundo voce é redirecionado para uma máquina diferente.

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  3 Consulta DNS usa UDP

    As menssagens chegam, são jogados em um porto via UDP e então aguardando um "bind()" de um programa para le-las.

CONCEITO:
  Porto ou Porta (port em ingles) é uma fila de menssagens que ficam aguardadndo para serem lidas em um roteador.

  // Existe um tal de pacote UDP pesquise isso, parece que isso carrega um conjunto de dados.
  // esse pacote fica dentro do pacote IP

    Se voce tem vários computadores voce tem vários endereços.

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  O endereço de IP pode ser divido em:

    rede | sub-rede | maquina

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  Pacote IP deve usar a rede local -> para identificar qual pc é qual em uma rede local usamos o ARP que fica dentro do roteador.

    Address Resolution Protocol.
    O endereço da rede interna é chamado de endereço MAC

    O protocolo básicamente é enviar uma menssagem pra todo mundo, e esperar que a máquina procurada responda qual seu endereço MAC

    Isso é mto importante em núvem, porque se voce considera uma rede local com centenas de computadores, se todos perguntarem a todos para encontrar uma maquina,
    voce ganha uma rede local congestionada.

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  Agora que já temos acesso ao endereço IP e endereço MAC vamos falar do:
  HTTP
  Ele funciona com o TCP:

    Transmission Control Protocol (TCP)

    Ele serve como o UDP, porém ele dá garantia de que os dados enviados serão recebidos sem erros.
    Porque não usar somente ele? Porque ele é mais lento.

    Segmento TCP

    Esse segmento contem vários dados em palavras de 32 bits:

    16 bits: source port, 16 bits destination
    32: sequence number (pra chegar na ordem)
    32 ACK Number
    HLEN Reserved coisas Window Advertisement
    16: Checksum 16 urgent pointer
    Opition (if any) padding
    data

    // Coisas são protocolos.

    Three-way handshake
      A comunicação só é estabelecida quando voce já conseguiu enviar 3 menssagens.
      Essas menssagens tem contadores, para garantir que elas não foram enviadas duas vezes.

    // TCP tenta permitir uma unica conecção por vez.
    // Mas é previsto que se duas pessoas apertarem enter exatamente no mesmo instante e o sinal chegasse juntinho, o sistema aceitaria duas conecções.

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  7 - Segmento SYN viaja pela rede (roteamento)
    Qual o menor caminho entre dois endereços?
    Cada roteador no meio do caminho tem que redirecionar a menssagem pra um lado.

    Protocolos de encontrar o menor caminho entre dois pontos são
    o RIP: Rout Information Protocol - simples mas lento, OSPF Open Shortest Path First complexo mas rápido

    Esses pacotes são publicados na internet para que se saiba o que mandar para determinado roteador.

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  TCP  identifica não só o ip como também o porto de origem e de destino.
  diferente do UDP (o udp só identifica os roteadores, não as redes locais)

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  Controle de conecxão

  ele controla bem congestionamentos, e detecta qual a fração justa de conecção para cada máquina de forma que fica bem dividido, o que é muito legal.

  é um sistema que vai testando, ele vai aumentando a velocidade até um pacote ser perdido aí ele diminui dransticamente a conecção, e assim ele continuar o tempo todo, o grafico fica um sobe dece doido.

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  Caches

  Existem caches no servidro na rede e no seu computador.

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  É dentro da rede complexa de hoje que veremos o conceito de núvem, e os problemas citados sobre como evitar esse problema.