REDES DE

COMPUTADORAS 2 Clase 3

Agenda

Principios de las aplicaciones de red

Web y HTTP

FTP

Correo Electrónico

• SMTP, POP3,

IMAP

DNS

P2P para archivos compartidos

Programación de sockets

con TCP

Programación de sockets

con UDP

Construcción de un

servidor WEB

DNS: Domain Name System (Sistema de

nombres de dominio)

Personas: muchos

identificadores:

• ROL, RUT, name, #

pasaporte

Host y router en Internet:

• Dirección IP (32 bit) –

usada para direccionar

datagramas (ideal para

router)‏

• “nombre”,‏ej.,

www.yahoo.com – son

usados por humanos

¿Quién mapea entre direcciones

IP y nombres?

Domain Name System:

Base de datos distribuida implementada en una jerarquía de muchos servidores de nombres

Protocolo de capa aplicación permite a host, routers, y servidores de nombre

comunicarse para resolver nombres (traducción dirección/nombre)‏

No está orientado al uso directo de los usuarios, ellos usan nombres.

• DNS es función central de la Internet implementada como protocolo de capa aplicación

• La idea de diseño de Internet es dejar‏la‏complejidad‏en‏la‏“periferia”‏de la red.

DNS Servicios DNS

Traducción de nombre de host a dirección IP

Alias para host

• Nombre canónico o alias

• Nombre canónico: CNAME en RFC 1035

Alias para servidor de correo

Distribución de carga

• Servidores Web replicados: conjunto de direcciones IP para un nombre canónico (ej. relay1.west-coast.amazon.com), servidor DNS rota entre direcciones IP

¿Por qué no centralizar DNS?

Único punto de falla

Volumen de tráfico, muchos necesitan el DNS

Sería una base de datos centralizada distante con grandes retardos de acceso.

Mantención, es mejor que cada dominio gestione sus nombres

Porque no sería escalable!

Base de datos jerárquica y distribuida Root DNS Servers

com DNS servers org DNS servers edu DNS servers

poly.edu

DNS servers

umass.edu

DNS servers yahoo.com

DNS servers amazon.com

DNS servers

pbs.org

DNS servers

Cliente desea IP de www.amazon.com; 1ra aprox. :

Cliente consulta al servidor raíz para encontrar servidor DNS de com

Cliente consulta servidor DNS TLD (Top Level Domain) de com para obtener servidor DNS de amazon.com

Cliente consulta servidor DNS amazon.com para obtener dirección IP de www.amazon.com

DNS: servidores de nombre en raíz

b USC-ISI Marina del Rey, CA

l ICANN Los Angeles, CA

e NASA Mt View, CA

f Internet Software C. Palo Alto, CA (and 17

other locations)‏

i Autonomica, Stockholm (plus 3 other

locations)‏

k RIPE London (also Amsterdam, Frankfurt)‏

m WIDE Tokyo

a Verisign, Dulles, VA

c Cogent, Herndon, VA (also Los Angeles)‏

d U Maryland College Park, MD

g US DoD Vienna, VA

h ARL Aberdeen, MD j Verisign, ( 11 locations)‏

13 servidores

de nombre raíz

en todo el

mundo

Son contactados por servidor de nombre local cuando no puede resolver un nombre

Servidor nombre raíz:

• Contacta servidor de nombre autoritario de la zona superior (ej. com) si mapeo del nombre es desconocido para él

• Obtiene mapeo (propio o desde otro servidor raíz)‏

• Retorna mapeo al servidor de nombre local

TLD y Servidores Autoritativos

Top-level domain (TLD) servers: responsable por com, org, net, edu, etc., y todos los dominios superiores de cada país: uk, fr, ca, jp, cl, etc..

• Network solutions mantiene servidores para el TLD de com

• Educause para el TLD de edu

• LACNIC (Latin American network information center) para el TLD de américa latina

Servidores DNS autoritarios: son servidores DNS de las organizaciones y proveen mapeos autoritarios entre hostname e IP (e.g., Web y mail).

• Éstos pueden ser mantenidos por la organización o el proveedor de servicio

Servidor DNS local

No pertenece estrictamente a la jerarquía

Cada ISP (ISP residencial, compañía, universidad) tiene uno.

• También‏son‏llamados‏“servidor‏de‏nombre‏por‏omisión”‏(default name server)‏

Cuando un host hace una consulta DNS, ésta es enviada a su servidor DNS local

• Actúa como proxy, re-envía consulta dentro de la jerarquía.

Ejemplo 1

Host que consulta cis.poly.edu

gaia.cs.umass.edu

Servidor DNS raíz

Servidor DNS local dns.poly.edu

1

2 3

4

5

6

Servidor DNS autoritativo dns.cs.umass.edu

7 8

Servidor DNS TLD

Consulta iterativa

Puerto 53

Consulta iterativa:

Host en cis.poly.edu quiere la dirección IP de gaia.cs.umass.edu

Servidor contactado responde con el nombre del servidor a contactar

“Yo‏no‏conozco‏este‏nombre, pero pregunta a este‏servidor”

Ejemplo 2 Servidor local, aquel que hace las

consultas por mi aplicación

Servidor autoritario, aquel que

define el mapeo nombre <-> IP

Consulta iterativa

Consultas Recursivas

requesting host cis.poly.edu

gaia.cs.umass.edu

root DNS server

local DNS server dns.poly.edu

1

2

4 5

6

authoritative DNS server dns.cs.umass.edu

7

8

TLD DNS server

3

Consultas Recursivas

Consulta recursiva :

Pone la carga de la resolución de nombre al servidor contactado.

¿Qué pasa en situaciones de alta carga?

Organización de DNS

Sistema distribuido y jerárquico.

Organización mediante dominios, sub-dominios y host o servicios.

IANA a través del ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) controla el funcionamiento.

Existen organizaciones paralelas: Open Root Server Network (ORSN), OpenNIC.

Delegación mediante RIRs (Regional Internet Registers): • American Registry for Internet Numbers (ARIN).

• RIPE NCC -Europa y parte de Asia- (RIPE).

• Asia-Pacific Network Information Centre (APNIC).

• Latin American and Caribbean NIC (LACNIC).

• African Network Information Centre (AfriNIC).

Nombres se delegan a países, direcciones IP no.

Ejemplo: Delegación de autoridad

unaj.edu.ar

La Universidad obtuvo autoridad sobre el dominio

“unaj.edu.ar”‏a‏partir‏de‏la‏administración de‏“edu.ar”,‏RIU

(Red Inter-universitaria).

La‏RIU‏obtuvo‏autoridad‏sobre‏“edu.ar”‏a‏partir‏de‏la

delegación de la Cancillería o‏el‏ente‏a‏cargo‏de‏“.AR”‏

(Argentina).

La administración de nombres en la Argentina, sea la

Secretaría Legal y Técnica u otro ente obtuvo la autoridad

DNS: Caché y actualización de registros

Una vez que un servidor de nombre conoce un mapeo, éste guarda (caches) el mapeo

• Las entradas del cache expiran (desaparecen) después de algún tiempo‏

• Servidores TLD típicamente están en cache de los servidores de nombre locales

• Así los servidores de nombre raíz no son visitados con frecuencia

Mecanismos de Actualización/notificación están bajo diseño por el IETF (Internet Engineering Task Force)‏

• RFC 2136

• http://www.ietf.org/html.charters/dnsind-charter.html

Registros DNS DNS: es una base de datos distribuida que almacena registros de recursos (resource records, RR)‏

Formato RR: (name, value, type, ttl)‏

Type=A • name es un hostname

(nombre real o canónico)

• value es una dirección IP

Type=NS

• name es un dominio (ej. foo.com)‏

• value es la dirección IP (nombre) del servidor autoritario que sabe cómo obtener las direcciones IP de este dominio.

Type=CNAME

• name es un alias para algún

nombre real (indicado en type A)

www.ibm.com es realmente

servereast.backup2.ibm.com

value es el nombre real

(canónico)

Type=MX

value es el nombre del servidor

de correo asociado con name

Inserción de registros en DNS

Ejemplo:‏Recién‏se‏crea‏una‏empresa‏“Network‏Utopia”

Debemos registrar el nombre networkuptopia.com en un administrador de dominio (e.g., Network Solutions)‏

• Necesitamos proveer el nombre y la dirección IP de nuestro servidor de

nombre autoritario (primario y segundario)‏

• Administrador del dominio inserta dos RRs en el servidor TLD com:

(networkutopia.com, dns1.networkutopia.com, NS)‏

(dns1.networkutopia.com, 212.212.212.1, A)

Incorporar en el servidor autoritario un registro Tipo A para www.networkuptopia.com y un registro Tipo MX para networkutopia.com

Explique porqué los resultados de varios PING

a www.youtube.com muestran direcciones IPs

distintas agustin@agustin-laptop:~$ ping www.youtube.com

PING youtube-ui.l.google.com (74.125.224.76) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 74.125.224.76: icmp_seq=1 ttl=52 time=162 ms

.... Luego:

agustin@agustin-laptop:~$ ping www.youtube.com

PING youtube-ui.l.google.com (74.125.224.42) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 74.125.224.42: icmp_seq=1 ttl=52 time=160 ms

.... Luego:

agustin@agustin-laptop:~$ ping www.youtube.com

PING youtube-ui.l.google.com (74.125.224.79) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 74.125.224.79: icmp_seq=1 ttl=52 time=175 ms

...

Explique cómo esto se hace posible.

El ping a un mismo nombre lógico condujo a tres máquinas distintas por ello tres IPs distintas. Esto se explica porque el servicio de youtube es atendido por un conjunto de máquinas para poner servir a más usuarios a la vez.

Esto es posible gracias al servidor DNS. Cuando el ping consulta por la IP de www.youtube.com, el servidor que maneja este nombre identifica la máquina adecuada de entre el conjunto para atender la petición y retorna esa dirección IP.

?

Tipos de Servidores

Servidor Raíz: servidor que delega a todos TLD (Top Level Domains). No debería permitir recursivas.

Servidor Autoritativo: servidor con una zona o sub-dominio de nombres a cargo. podría sub-delegar.

Servidor Local: es un servidor que es consultado dentro de una red. Mantiene cache. Puede ser Servidor Autoritativo. Permite recursivas internas.

Open Name Servers: servidores de DNS que funcionan como locales para cualquier cliente.

Forwarder Name Server: interactúan directamente con el sistema de DNS exterior. Son DNS proxies de otros DNS internos.

Servidor Primario y Secundario: solo una cuestión de implementación. donde se modifican los datos

Arquitectura P2P

Los servidores no están constantemente encendidos

Los dispositivos se conectan directamente

Los pares intermitentemente se conecta a Internet; recibe una nueva dirección IP en cada conexión

Tres aplicaciones: • Distribución de archivos

• Base de datos distribuida

• Caso de estudio: Skype

peer-peer

Distribución de archivos: Cliente-Servidor

vs P2P Cuanto tiempo tardan los N pares en obtener una copia de

archivo?

us

u2 d1 d2

u1

uN

dN

Server

Internet

us: velocidad de

carga del servidor

ui: velocidad de

carga del par i

di: velocidad de

descarga del par i

Tiempo de distribución: cliente-servidor

us

u2 d1 d2 u1

uN

dN

Server

Internet

F El servidor envía

secuencialmente N

copias :

• Tiempo NF/us

Al cliente i le toma F/di

seg descargar el archivo

aumenta linealmente con N

= Dcs = max { NF/us, F/min(di) } Tiempo para distribuir F

en lo N clientes usando el paradigma

cliente-servidor

Tiempo de distribución: P2P

us

u2 d1 d2 u1

uN

dN

Server

Internet

F

El servidor envía una copia: F/us seg

Al cliente i le toma F/di seg descargar

Se descargan NF bits • La velocidad de carga más alta

es: us + Sui

DP2P = max { F/us, F/min(di) , NF/(us + Sui) } i

Cliente-Servidor vs P2P: ejemplo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 5 10 15 20 25 30 35Tie

mpo m

ínim

o d

e d

istr

ibució

n

N

P2P

Client-Server

Velocidad de carga del cliente= u, F/u = 1 hour, us = 10u,

dmin ≥‏us

Distribución de archivo: BitTorrent

tracker: registra los pares

participantes del torrente

(torrent)

torrente: grupos de pares que participan en la distribución de un determinado archivo

Obtener la lista de pares Comercio

de fragmentos

peer

Distribución de un archivo P2P

BitTorrent

El archivo se divide en fragmentos de 256 KB.

Cuando un par se une:

• No posee fragmentos, pero irá acumulando en el tiempo

• Por medio de un nodo tracker se registra la unión de pares, el par

reciente recibe una lista de un subconjunto de pares (vecinos) para

conectarse

Mientras se descarga fragmentos se actualizan fragmentos de

otros pares.

Los pares pueden conectarse y desconectarse continuamente

Una vez que un par ha adquirido el archivo completo puede

(egoístamente) abandonar el torrente o (de forma altruista)

permanecer

Tablas de hash distribuidas (DHT)

DHT: Base de datos distribuida P2P

La información en la base de datos estárá formada por

parejas (clave, valor);

• Clave: número de DNI; valor: un nombre

• Clave: tipo de contenido; valor: dirección IP

Los pares buscan en la base de datos por clave

• La base de datos devuelve el valor que corresponde a la clave

Los pares pueden insertar parejas (clave, valor)

Identificador DHT

Se asigna a cada par un identificador (entero)

comprendido en el rango [0,2n-1].

• Cada identificador puede ser representado por n bits.

Es necesario que cada clave sea un entero preteneciente

al mismo rango.

Para generar número enteros a partir de las claves

originales se utiliza una función hash.

• ej.,‏clave‏=‏h(“Led‏Zeppelin‏IV”)

• Esta es la razón de llamar tabla hash distribuida (DHT)

Cómo asignar las claves a los peers?

Cuestión central:

• Asignar las parejas (clave, valor) a los pares.

Regla: asignar cada pareja al peer cuyo ID sea el más

próximo a la clave.

Convención: el peer más próximo es el inmediato sucesor

de la clave.

ej.,: n=4; peers: 1,3,4,5,8,10,12,14;

• clave = 13, entonces el peer sucesor = 14

• clave = 15, entonces el peer sucesor = 1

DHT Circular 1

3

4

5

8 10

12

15

Cada peer sólo es consciente de su inmediato sucesor y predecesor.

Esta disposición circular de los peers es‏llamada‏“red‏solapada”

DHT Circular

0001

0011

0100

0101

1000 1010

1100

1111

Quién es el

responsable de

la clave 1110 ? Yo soy

El promedio de

consultas, en el

peor de los

casos, es del

orden O(N),

cuando existen

N peers 1110

1110

1110

1110

1110

1110

Se define más

próximo como

el sucesor más

cercano

DHT Circular con atajos

Cada par tiene conocimiento de la dirección IP de su sucesor, predecesor y algunos peers de atajo.

Reducción de 6 a 2 mensajes. Es posible que una DHT se puede diseñar con un número de

vecinos por par, como número de consultas, del orden de O(log N)

1

3

4

5

8 10

12

15

Quién es el

responsable de

la clave 1110 ?

Abandono de peers

El par 5 abandona de repente la red

El par 4 lo detecta; 8 pasa a ser el inmediato sucesor; pregunta por el inmediato sucesor de 8; hace que el inmediato sucesor de 8 sea su segundo sucesor.

1

3

4

5

8 10

12

15

Gestionar el abandono de peers

requiere que cada peer conozca

las IP de su primer y segundo

sucesor

Cada par verificará

periodicamente que sus dos

sucesores están activos.

Caso de estudio: Skype

inherentemente P2P: parejas de usuarios se comunican.

Protocolo de capa de aplicación propietaria (se ha logrado inferir su funcionamiento)

Red jerárquica superpuesta con SNs o SPs

Índice que mapea nombre de usuario con direcciones IP; distribuidos en los SNs

Skype clients (SC)

Supernode

(SN)

Skype login server