Nomeação

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capítulo

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Nomeação

1. 2. 3. 4.

Nomes, ide Nomes, ident ntififica icador dores es e ender endereço eçoss Nome No meaç ação ão simp simple less Nome No meaç ação ão estr estrut utur urad adaa Nomeaç Nomeação ão basea baseada da em atrib atribut utoo

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Nomes, Identificadores e Endereços

• Nome: cadeia de bits ou caracteres usada para referenciar uma entidade. • Entidade: “praticamente qualquer coisa”: hospedeiros, impressoras, discos, arquivos.  – são ativas;  – podem fornecer operações para enviar e receber dados, ajustar parâmetros de QoS, requisitar estado, entre outros; • Ponto de Acesso: um tipo de entidade

especial que possibilita acesso para agir sobre uma entidade. • Endereço: Nome de um ponto de acesso. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomes, Identificadores e Endereços

• Um ponto ponto de acess acessoo é fortemen fortemente te assoc associado iado a uma entidade;  – É conveniente usar o endereço do ponto de acesso como um nome comum para a entidade associada?

• Necess Necessár ário io defi definir nir um um nome nome que seja seja independente dos endereços da entidade.  – endereço independente de localização.

• Necessár Necessário io defin definirir um um nome nome constr construído uído para ser usados por seres humanos, normalmente formados por cadeias de caracteres.  – nome amigável a seres humanos Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomes, Identificadores e Endereços

•

Como resolvemos nomes e identificadores para endereços?  –

•

Mantendo uma vinculação nome-endereço .

Três classes diferentes de sistemas de nomeação: 1. Identificadores resolvidos para endereços; 2. Nomes amigáveis a seres humanos; 3. Nomes descritivos

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Princípios e paradigmas

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Nomes, Identificadores e Endereços

•

Identificador: Um nome que tem as

seguintes propriedades:

1. Um identificador referencia, no máximo, uma entidade; 2. Cada entidade é referenciada por, no máximo, um identificador; 3. Um identificador sempre referencia a mesma entidade, isto é, nunca é reutilizado.  – Endereço Ethernet: cadeia aleatória de 48 bits;  – Endereços de memória: cadeias de 32 ou 64 bits. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomes, identificadores e endereços Nomeação simples Nomeação estruturada Nomeação baseada em atributo

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Nomeação Simples

• Identificadores são, em muitos casos, cadeias aleatórias de bits ( nomes não estruturados ou simples);  – Como nomes simples podem ser resolvidos?

• Soluções simples aplicáveis somente em redes locais:  – Broadcasting e multicasting  – Ponteiros repassadores  – Possuem problemas de escalabilidade! Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Simples Broadcasting e Multicasting • Broadcasting – uma mensagem que contém o identificador da entidade é enviada por broadcast a cada máquina da rede e cada uma delas deve verificar se tem essa entidade. Somente as máquinas que podem oferecer AP para a entidade respondem com mensagem que contém o endereço daquele AP. (Usado nos protocolos ARP) •

 – Ineficiente quando a rede cresce Multicasting – Envia apenas para grupos

específicos, limitando o tráfego;

 – Também usado para associar réplicas e localizar a réplica mais próxima.

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Nomeação Simples Ponteiros e Repassadores • Usada para localização de entidades móveis:  – Quando uma entidade se move de A para B, deixa em A uma referência à sua nova localização, em B.  – Uma entidade é localizada por exemplo, usando um serviço tradicional de nomeação, e o cliente pode consultar o endereço corrente da entidade percorrendo uma cadeia de ponteiros repassadores. • Se não houver precauções, a cadeia para uma entidade de alta mobilidade torna o custo de localização proibitivo; • Todas localizações intermediárias terão de manter sua parte da cadeia de ponteiros repassadores pelo tempo necessário; • Enlaces rompidos geram vulnerabilidade.

 – O que acontece em caso de queda de um repassador? • Uso de localização nativa.

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Nomeação Simples Ponteiros e Repassadores - Princípio

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Nomeação Simples Ponteiros e Repassadores - Redirecionamento

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Nomeação Simples Abordagens baseadas na localização nativa

• Uma localização nativa monitora a localização corrente de uma entidade.  – Usada como mecanismo de emergência para localização de serviços baseada em ponteiro de repassadores.  – Ex.: Funcionamento do Mobile IP (mIPv6), onde o HoA é o IP fixo (localização nativa) que dirige os pacotes ao agente nativo, que monitora o hospedeiro móvel sempre que o mesmo pede um novo CoA (endereço IP na rede visitada) à sua rede local, sendo o mesmo devidamente registrado. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Simples Localização Nativa

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Nomeação Simples DHT (Tabelas de Hash Distribuídas)

• Será considerado o sistema Chord sem considerar proximidade de redes para explicação do funcionamento da DHT.  – Usa um espaço de endereçamento de m bits para chaves (usualmente 128 ou 160);  – Uma entidade com chave k cai sob a jurisdição do nó que tenha o menor identificador id≥k , nó denominado sucessor de k → succ (k )  – Cada nó p monitora succ (p +1) e pred (p )  – Cada nó mantém uma tabela de derivação de no máximo m entradas, então FTp[i ]=succ (p +2i-1) Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Simples DHT – Tabelas de hash distribuídas

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Nomeação Simples DHT – Inclusão e Remoção de nós • Para um nó entrar na rede:  – p contata nó arbitrário e procura succ (p +1), adicionando-se ao anel.

• Para um nó sair da rede:  – p contata seu predecessor informando a saída.

• Correção de falhas:  – Verificação periódica: pred (succ(q +1)) == q ? → Caso negativo, ajusta FT[1] para o resultado.  – pred (q ) == falha? → ajusta pred (q ) para ‘desconhecido’. • Corrigido automaticamente quando um outro nó q verifica pred (succ(q +1)) == q e o resultado é ‘desconhecido’ → informa a q +1 que possivelmente é seu predecessor!

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Nomeação Simples DHT – Exploração de proximidade da rede • •

Requisições podem ser roteadas erraticamente pela Internet. Necessário levar em conta rede subjacente, nas formas: 1.

Identificadores de nós designados com base na topologia:  –

2.

Roteamento por proximidade;  –

3.

Nós mantêm lista de alternativas para repassar requisição.

Seleção de vizinho por proximidade.  –

•

Nós próximos possuem identificadores próximos.

Otimiza tabelas de roteamento para o nó mais próximo ser selecionado como vizinho.

Uso de consultas iterativas ou recursivas.

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas • Serão discutidas abordagens hierárquicas e posteriormente algumas otimizações. A abordagem é baseada no serviço de localização Globe.  – Uma rede é dividida em um conjunto de domínios.  – Um único domínio de nível mais alto abrange toda a extensão da rede.  – Cada domínio é dividido em vários domínios menores.  – Um domínio de nível mais baixo é denominado domíniofolha (rede local ou célula em rede).  – Cada domínio tem um nó diretório associado dir (D). • O de nível mais alto é o nó raiz, e sabe quais são todas entidades. • Um registro de localização representa uma entidade em dir (D). Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas - Organização

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas

• Um registro de localização para uma entidade contém o endereço corrente da entidade naquele domínio.  – Os nós de diretório superiores conterão apontadores para seus nós imediatamente inferiores que levam em direção às entidade contidas no domínio.

• Uma entidade pode ter vários endereços (ex.: replicação).  – O nó de menor domínio contendo todos endereços mantém ponteiros para estes. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas - Replicação

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas - Consultas • Consultas são submetidas ao nó de diretório do domínio-folha D no qual o cliente reside.  – Caso não exista registro de localização para entidade, repassa a requisição para seu nó pai (entidade não localizada em D ).  – Quando um nó superior encontra registro da entidade, repassa a requisição para o nó filho correspondente ao endereço, até alcançar o nó que contém a entidade procurada.  – O endereço é então repassado ao nó requisitante.

• Princípio da localidade: Busca primeiro nas proximidades, e no pior caso em toda a rede (através do nó raiz). • Inserção e remoção de nós feitos de forma análoga. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas

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Nomeação Simples Abordagens hierárquicas

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Nomes, identificadores e endereços Nomeação simples Nomeação estruturada Nomeação baseada em atributo

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Nomeação Estruturada Espaços de nomes • Nomeação estruturada é usada para facilitar a interface com humanos. • Nomes são organizados em espaços de nomes . • Uso de grafos direcionados rotulados com dois tipos de nós:  – Nó-folha: (entidade nomeada, não tem ramos de saída)  – Nó de diretório: (possui vários ramos de saída, cada um rotulado com um nome. • Arnazena tabelas de diretório que é um par(rótulo do ramo , identificador do nó ). • Particularidade: Um nó que não tem ramos de entrada, apenas de saída, é denominado raiz.

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Nomeação Estruturada Espaços de nomes – Grafo de Nomeação

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Nomeação Estruturada Espaços de nomes – Implementação Unix

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Nomeação Estruturada Espaços de nomes – Resolução de nomes

• Para resolver um nome necessita-se de um nó diretório. Como encontrar o nó inicial?  – Mecanismo de fechamento: selecionar implicitamente pelo contexto de onde o nome inicia: • No sistema Unix o primeiro nó de índice (inode) é sempre o do diretório raiz “/”

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Nomeação Estruturada Resolução de nomes - Atalhos

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Nomeação Estruturada Resolução de nomes – Montagem Remota

• Informação necessária para montar um espaço de nomes externo em um sistema distribuído  – O nome do protocolo de acesso.  – O nome do servidor.  – O nome do ponto de montagem no espaço de nomes externo.

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Nomeação Estruturada Resolução de nomes – Montagem Remota

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Nomeação Estruturada Implementação/Distribuição de espaços de nomes

•

Para implementar um espaço de nomes, o mesmo deve ser dividido em camadas lógicas (três sugeridas): 1.

Camada Global

 –  – 2.

Camada Administrativa

 –  – 3.

Nós de diretório gerenciados por uma organização única. Relativamente estáveis (mudanças Adm. ≥ Global)

Camada Gerencial

 –  –

•

Nós do nível mais alto (raiz e nós próximos) Caracterizados por sua estabilidade.

Podem representar hospedeiros de rede local. Caracterizados por mudança periódica

Necessário estabelecer requisitos de desempenho e disponibilidade.

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Nomeação Estruturada Distribuição de espaços de nomes

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Nomeação Estruturada Comparação entre camadas de distribuição

Diminui necessidade de Disponibilidade Aumenta necessidade de Desempenho Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação Estruturada Resolução de nomes iterativa

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Nomeação Estruturada Resolução de nomes recursiva

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Nomeação Estruturada Resolução de nomes recursiva (Cache)

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Nomeação

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Nomes, identificadores e endereços Nomeação simples Nomeação estruturada Nomeação baseada em atributo

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Nomeação baseada em atributo

• Independência de localização (nomes simples) e ser amigável a seres humanos (nomes estruturados) é insuficiente: entra em questão a busca eficiente. • Necessário, então, fornecer descrições a entidades: uma das possíveis abordagens é fornecer descrições a partir de termos de pares (atributo , valor ), o que é denominado nomeação baseada em atributos. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação baseada em atributo Serviços de diretório • Serviços de diretório é a denominação de um sistema baseado em atributos, enquanto sistemas que suportam nomeação estruturada são denominados sistemas de nomeação . • Para sistemas distribuídos, um contexto relevante é a RDF (resource description framework , ou estrutura de descrição de recurso).  – Recursos são descritos como triplas (sujeito ,predicado ,objeto ). Ex.: (Pessoa ,nome ,Alice )  – O sujeito, o predicado ou o objeto podem ser os recursos propriamente ditos ou referências para os mesmos (URL).  – A busca é exaustiva nos descritores, necessitando de  abordagens especiais para melhorar desempenho! Tais  abordagens serão estudadas a seguir.

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Nomeação baseada em atributo Implementações Hierárquicas: LDAP • Abordagem que combina nomeação estruturada com nomeação baseada em atributos. •

 – Amplamente adotada, como no serviço Active Directory da Microsoft . Sistemas dependem do LDAP (lightweight directory  access protocol , ou processo leve de acesso a

diretório)

 – Baseado no X.500 do OSI, mas pra ser “usável” foi necessário simplificá-lo (pra variar!).  – O serviço de diretório LDAP é organizado na forma de registros (entradas de diretório) composta por um conjunto de pares (atributo,valor ).  – Atributos possuem tipo associado;  – Valores podem ter valor único ou serem multivalorados.

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Nomeação baseada em atributo Registro em LDAP

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slide 44 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo LDP – DIB – RDN – DIT • DIB (directory information base , ou base de informação de diretórios) é, então, o conjunto de todas as entradas de diretório LDAP.  – Cada registro em uma DIB é nomeado exclusivamente de acordo com uma seqüência de atributos de nomeação em cada registro, denominados RDN (relative distinguished  name , ou nome relativo distinguido).  – Ex.: Country, Organization  e OrganizationUnit usados da forma (nl.vu.cs):  /C=NL/O=Vrije Universiteit/OU=Comp. Sc.

• DIT (directory information tree ou árvore de informações de diretório) é denominado pelo uso, em seqüência, dos nomes DIB. Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação baseada em atributo Funcionamento do LDAP

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Nomeação baseada em atributo Implementações Hierárquicas: LDAP

• Um nó em um grafo de nomeação LDAP pode representar simultaneamente:  – Diretório tradicional (Operação list , usada para exibir uma lista dos nomes de todos os ramos da saída de um dado nó DIT)  – Um registro LDAP (operação read , que lê um único registro dado seu nome no caminho DIT). Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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slide 47 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Implementações Hierárquicas: LDAP • Diretórios de grande escala particionam a DIT, distribuindo-a em vários servidores, os DSA (directory service agents, ou agentes de serviço de diretório). • Os clientes são representados por DUA (directory  user agents, ou agentes de usuário de diretório), que troca informações com um DAS de acordo com um protocolo de acesso padronizado.  – Permite consultas avançadas no formato: answer = search(“&(C=NL)(O=Vrije  Universiteit)(OU=*)(CN=Main Server)”)

 – Necessário aprimorar escalabilidade, por exemplo, através do uso de índices globais, diminuindo o problema causado pela necessidade de se acessar vários DSAs.

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slide 48 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Implementações descentralizadas

• Para se aplicar em P2P, são necessárias soluções descentralizadas:  – Mapeamento para tabelas de hash distribuídas;  – Redes de sobreposição semântica. • Nesses casos, os pares ( atributos , valor )

devem ser mapeados com eficiência a fim de evitar uma busca exaustiva por todo o espaço de atributos.

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slide 49 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Mapeamento para tabelas de hash distribuídas

• Consultas consistem em conjuntos de pares semelhantes ao do LDAP, porém com valor único, não sendo necessário suportar uma faixa de valores. • Cada uma dessas descrições é traduzida para uma AVTree (attribute-  value tree , ou árvore de valores de atributos). Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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slide 50 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Mapeamento para tabelas de hash distribuídas

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slide 51 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Mapeamento para tabelas de hash distribuídas

• As AVTrees sãotransformadas em um conjunto de chaves que possa ser consultado em um sistema DHT: H1: hash(tipo-livro) H2: hash(tipo-livro-autor) H3: hash(tipo-livro-autor-Tolkien) H4: hash(tipo-livro-título) H5: hash(tipo-livro-título-LOTR) H6: hash(gênero-fantasia) Andrew S. Tanenbaum Maarten Van Steen

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Nomeação baseada em atributo Consultas em Mapeamentos DHT

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slide 53 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Redes de sobreposição semântica • Parte do pressuposto que nós possuem conjuntos de pares (atributo ,valor ) semanticamente semelhantes, de modo que uma visão parcial manterá ligações entre os vizinhos semanticamente próximos, formando uma rede de sobreposição semântica.  – Se lida com semântica, é necessário simplificar! Na prática, são considerados atributos muito simples, como nomes de arquivos.  – Se possui nome de arquivo igual, provavelmente é o mesmo arquivo!  – Organizado através de gossiping e protocolo epidêmico.

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slide 54 Capítulo 5 - Nomeação

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Nomeação baseada em atributo Organizando a Rede de sobreposição semântica

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slide 55 Capítulo 5 - Nomeação

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