Arquiteturas

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Arquitetura Cliente-Servidor

É um modelo fundamental em sistemas distribuídos, onde as responsabilidades são divididas entre duas categorias de entidades: os clientes e os servidores.

Clientes

• Iniciam solicitações de serviço ou recursos a um servidor.
• Consistem em interfaces de usuário ou aplicativos que interagem com os usuários finais.
• São responsáveis por enviar solicitações para os servidores e receber as respostas correspondentes.

Servidores

• Entidades que recebem solicitações dos clientes e respondem a elas fornecendo serviços ou recursos.
• Tipicamente máquinas de alta capacidade e desempenho, projetadas para lidar com múltiplas solicitações de clientes de forma eficiente.
• Fornecem uma variedade de serviços, como armazenamento de dados, processamento de dados, hospedagem de sites, fornecimento de conteúdo multimídia, entre outros.
• Responsáveis por processar as solicitações dos clientes, executar as operações correspondentes e retornar os resultados aos clientes.

Comunicação Cliente-Servidor

• Geralmente ocorre por meio de protocolos de rede como HTTP, TCP/IP, UDP, entre outros.
• Os clientes estabelecem uma conexão com o servidor, enviam solicitações por meio dessa conexão e aguardam as respostas correspondentes do servidor.
• A comunicação pode ser síncrona ou assíncrona, dependendo dos requisitos da aplicação e do protocolo de comunicação utilizado.

Vantagens

• Escalabilidade
• Desempenho
• Flexibilidade
• Facilidade de manutenção

Limitações

• Dependência de rede
• Custo de infraestrutura
• Ponto único de falha (se o servidor falhar, todos os clientes que dependem dele podem ser afetados)
• Latência de rede

Sistemas Peer-to-Peer (P2P)

Conceito de Peer-to-Peer

Em sistemas peer-to-peer, todos os nós (ou "peers") na rede têm capacidades e responsabilidades equivalentes. Não há um servidor central ou uma hierarquia fixa; em vez disso, cada nó pode atuar tanto como cliente quanto como servidor. Esses sistemas são caracterizados por sua descentralização, onde a gestão e distribuição dos recursos são realizadas coletivamente pelos próprios nós da rede.

Autonomia e Descentralização

A principal característica dos sistemas P2P é a descentralização. Cada nó na rede é independente e pode se comunicar diretamente com outros nós sem a necessidade de passar por um servidor central. Isso aumenta a robustez e a resiliência do sistema, pois a falha de um ou mais nós não compromete necessariamente toda a rede.

Arquitetura P2P

A arquitetura P2P pode variar desde modelos completamente descentralizados até modelos híbridos, onde existem alguns servidores centrais que facilitam a descoberta de peers ou a inicialização da comunicação. Em redes P2P puras, todos os nós têm a mesma função e podem se comunicar diretamente entre si. Já em redes P2P híbridas, há componentes adicionais que ajudam na organização e na eficiência da rede.

Distribuição e Compartilhamento de Recursos

Em sistemas P2P, os recursos, como arquivos, dados, ou capacidade de processamento, são distribuídos entre os nós da rede. Cada nó pode compartilhar seus próprios recursos e acessar recursos compartilhados por outros nós. Isso permite a construção de sistemas altamente escaláveis e eficientes na utilização de recursos, uma vez que a carga é distribuída de maneira equilibrada entre os nós.

Protocolos de Comunicação

A comunicação em redes P2P é geralmente baseada em protocolos específicos que permitem a descoberta de nós, a troca de mensagens e a transferência de dados. Alguns exemplos de protocolos P2P populares incluem BitTorrent, Gnutella e Kademlia. Esses protocolos garantem que os nós possam se encontrar e se comunicar de maneira eficiente, mesmo em redes dinâmicas e altamente distribuídas.

Aplicações de Sistemas P2P

Os sistemas P2P têm uma ampla gama de aplicações, incluindo compartilhamento de arquivos (e.g., BitTorrent), comunicação e mensagens (e.g., Skype), redes sociais descentralizadas, sistemas de armazenamento distribuído (e.g., IPFS), e computação distribuída (e.g., SETI@home). Eles são especialmente vantajosos em cenários onde a escalabilidade, a robustez e a ausência de um ponto único de falha são essenciais.

Vantagens dos Sistemas P2P

• Escalabilidade: Podem lidar eficientemente com um grande número de nós e usuários, pois a adição de novos nós contribui com recursos adicionais à rede.
• Robustez e Resiliência: A ausência de um servidor central elimina o ponto único de falha, tornando a rede mais resistente a falhas de nós individuais.
• Distribuição de Carga: A carga de trabalho é distribuída entre todos os nós, evitando sobrecarga em um único ponto e melhorando o desempenho geral.

Limitações dos Sistemas P2P

• Gerenciamento de Recursos: A descentralização pode dificultar o gerenciamento e a coordenação eficiente dos recursos distribuídos.
• Segurança e Confiabilidade: Garantir a segurança e a confiabilidade pode ser desafiador devido à natureza aberta e distribuída dos sistemas P2P, tornando-os vulneráveis a ataques como malware e peers maliciosos.
• Descoberta de Peers: Encontrar e conectar-se a peers relevantes pode ser complexo, especialmente em redes muito grandes ou dinâmicas.

Os sistemas P2P representam uma abordagem poderosa para a construção de redes distribuídas resilientes e escaláveis, oferecendo uma alternativa descentralizada aos modelos tradicionais cliente-servidor.

Sistemas Baseados em Agentes

Entidades autônomas chamadas Agentes interagem para alcançar objetivos comuns.

Conceito de Agentes

• São entidades computacionais autônomas que têm capacidade de perceber o ambiente, tomar decisões e agir de acordo com seus objetivos e o contexto em que estão inseridos.
• Caracterizados por sua capacidade de autonomia, reatividade, proatividade e habilidade de aprendizado.

Autonomia dos Agentes

• Capacidade de agir independentemente, sem intervenção direta de usuários ou outros agentes.
• Podem perceber o ambiente por meio de sensores, analisar informações, tomar decisões com base em seus objetivos e executar ações para alcançar esses objetivos.

Comunicação entre Agentes

• Os agentes podem se comunicar uns com os outros por meio de mensagens ou protocolos de comunicação específicos.
• A comunicação entre agentes pode ser síncrona ou assíncrona, dependendo dos requisitos da aplicação e do contexto em que os agentes estão operando.

Tipos de Agentes

• Agentes reativos (que respondem a estímulos do ambiente)
• Agentes cognitivos (que têm capacidade de aprendizado e raciocínio)
• Agentes sociais (que interagem e colaboram com outros agentes)

Aplicações

• Inteligência Artificial
• Robótica
• Sistemas de informação
• Automação industrial
• Jogos
• Simulação

Úteis em cenários onde é necessário lidar com complexidade, incerteza e dinamicidade, pois permitem uma abordagem descentralizada e adaptativa para resolver problemas.