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Camada de Transporte Prof. Mauro Tapajós
Introdução ,[object Object]
Dois tipos de serviço de transporte: orientado a conexão e não-orientado a conexão
O estabelecimento de conexão (nestes tipos de serviços) garante que: ,[object Object]
Haja negociação de parâmetros
Sejam alocados recursos da entidade de transporte
Por que a Camada de Transporte? ,[object Object]
Isola as aplicações de quaisquer imperfeições no trânsito de pacotes (perdas, duplicatas, etc)
Permite desenvolvimento de rotinas básicas que funcionariam em qualquer tipo de plataforma de rede (o que pode variar muito  – IP, Novell, SNA )
Permite a entrega de dados à aplicações específicas numa máquina
Protocolos de Transporte ,[object Object],[object Object]
Multiplexação ,[object Object]
Tendência normal ao uso de várias conexões de transporte sobre um mesmo circuito virtual
Uso de várias conexões para um mesmo fluxo de dados visando aumentar a taxa de bits total
Protocolos de Transporte - Endereçamento ,[object Object]
Protocolo de início de conexão  – deve saber com qual das aplicações na máquina vai se comunicar
Servidor de nomes/diretórios – alternativa que indica serviços registrados que podem mudar de endereço  de rede e transporte
Encapsulamento de Protocolos de Transporte
Estabelecimento de Conexões ,[object Object],[object Object]
Desconexão ,[object Object]
Normalmente é usado uma desconexão de 3 passos com temporizadores Desconexão assimétrica : interrupção abrupta da comunicação com possível perda de dados Desconexão simétrica : assume duas conexões unidirecionais e exige que cada uma seja desconectada em separado
Desconexão – Problema dos dois exércitos Como sincronizar o ataque azul?
Protocolos de Transporte ,[object Object]
Controle de fluxo: necessário como na camada de enlace de dados , só que fim-a-fim
Diferença básica: numa pilha de transporte podem existir várias conexões ao mesmo tempo – exige disponibilidade de buffers – não é um esquema independente para cada link  (o espaço de memória é único para todas as conexões)
Uma possível solução – janelas deslizantes de tamanho variável e ajustado pelo transmissor
Protocolos de Transporte
Protocolos de Transporte TCP/IP ,[object Object]
No conjunto de protocolos TCP/IP temos a oferta de serviço orientado a conexão e confiável (protocolo TCP) e serviço não- orientado a conexão baseado em datagrama  ( protocolo  UDP)
Outros protocolos de transporte: protocolos OSI TP0, TP1, TP2, TP3 e TP4
Transmission Control Protocol (TCP) ,[object Object]
Protocolo TCP ,[object Object]
Bem projetado: não mudou muito desde sua aparição nos anos 60
Suporta aplicações básicas como TELNET, FTP e correio eletrônico
Especifica o formato dos dados e confirmações usadas na transferência daqueles, garantindo a correta entrega dos dados de clientes a servidores e vice-versa
Implementa suporte para detecção de erros e disparo de retransmissões quando necessário
Permite que múltiplas aplicações num sistema possam se comunicar concorrentemente tratando a operação multiplexada
Conexões TCP ,[object Object]
Um socket  em TCP  é identificado por uma  porta  e o  endereço IP  da máquina
Um mesmo socket pode suportar várias conexões ao mesmo tempo
Não suporta  multicasting  e  broadcasting  (sempre é ponto-a-ponto e  full-duplex )
Cada conexão é identificada pelos números dos  sockets  nas duas pontas
Sockets  é também o nome de uma biblioteca de subrotinas que provê acesso às facilidades TCP/IP
Software  TCP
Cabeçalho TCP
Cabeçalho TCP ,[object Object]
Sequence number : do primeiro byte deste segmento
Acknowledgement number : próximo byte a receber
Data Offset -  Header lenght : comprimento do cabeçalho em palavras de 32 bits

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Redes de computadores II - 4.Camada de Transporte TCP e UDP

  • 1. Camada de Transporte Prof. Mauro Tapajós
  • 2.
  • 3. Dois tipos de serviço de transporte: orientado a conexão e não-orientado a conexão
  • 4.
  • 5. Haja negociação de parâmetros
  • 6. Sejam alocados recursos da entidade de transporte
  • 7.
  • 8. Isola as aplicações de quaisquer imperfeições no trânsito de pacotes (perdas, duplicatas, etc)
  • 9. Permite desenvolvimento de rotinas básicas que funcionariam em qualquer tipo de plataforma de rede (o que pode variar muito – IP, Novell, SNA )
  • 10. Permite a entrega de dados à aplicações específicas numa máquina
  • 11.
  • 12.
  • 13. Tendência normal ao uso de várias conexões de transporte sobre um mesmo circuito virtual
  • 14. Uso de várias conexões para um mesmo fluxo de dados visando aumentar a taxa de bits total
  • 15.
  • 16. Protocolo de início de conexão – deve saber com qual das aplicações na máquina vai se comunicar
  • 17. Servidor de nomes/diretórios – alternativa que indica serviços registrados que podem mudar de endereço de rede e transporte
  • 19.
  • 20.
  • 21. Normalmente é usado uma desconexão de 3 passos com temporizadores Desconexão assimétrica : interrupção abrupta da comunicação com possível perda de dados Desconexão simétrica : assume duas conexões unidirecionais e exige que cada uma seja desconectada em separado
  • 22. Desconexão – Problema dos dois exércitos Como sincronizar o ataque azul?
  • 23.
  • 24. Controle de fluxo: necessário como na camada de enlace de dados , só que fim-a-fim
  • 25. Diferença básica: numa pilha de transporte podem existir várias conexões ao mesmo tempo – exige disponibilidade de buffers – não é um esquema independente para cada link (o espaço de memória é único para todas as conexões)
  • 26. Uma possível solução – janelas deslizantes de tamanho variável e ajustado pelo transmissor
  • 28.
  • 29. No conjunto de protocolos TCP/IP temos a oferta de serviço orientado a conexão e confiável (protocolo TCP) e serviço não- orientado a conexão baseado em datagrama ( protocolo UDP)
  • 30. Outros protocolos de transporte: protocolos OSI TP0, TP1, TP2, TP3 e TP4
  • 31.
  • 32.
  • 33. Bem projetado: não mudou muito desde sua aparição nos anos 60
  • 34. Suporta aplicações básicas como TELNET, FTP e correio eletrônico
  • 35. Especifica o formato dos dados e confirmações usadas na transferência daqueles, garantindo a correta entrega dos dados de clientes a servidores e vice-versa
  • 36. Implementa suporte para detecção de erros e disparo de retransmissões quando necessário
  • 37. Permite que múltiplas aplicações num sistema possam se comunicar concorrentemente tratando a operação multiplexada
  • 38.
  • 39. Um socket em TCP é identificado por uma porta e o endereço IP da máquina
  • 40. Um mesmo socket pode suportar várias conexões ao mesmo tempo
  • 41. Não suporta multicasting e broadcasting (sempre é ponto-a-ponto e full-duplex )
  • 42. Cada conexão é identificada pelos números dos sockets nas duas pontas
  • 43. Sockets é também o nome de uma biblioteca de subrotinas que provê acesso às facilidades TCP/IP
  • 46.
  • 47. Sequence number : do primeiro byte deste segmento
  • 48. Acknowledgement number : próximo byte a receber
  • 49. Data Offset - Header lenght : comprimento do cabeçalho em palavras de 32 bits
  • 50.
  • 51.
  • 52.
  • 53. Exemplo: Encapsulamento TCP sobre Ethernet
  • 54.
  • 55. mss ( maximum segment size ) - maior tamanho suportado de um segmento único
  • 56. wscale ( window scale ) – expande o valor máximo do tamanho da janela (window) – usado somente nos segmentos SYN - RFC 1323
  • 57. timestamp – uso em medições RTTM ( Round Trip Time Measurements ) e checagem de segmentos duplicados antigos – RFC 1323
  • 58. sack ( selective ack ) – estratégia de confirmação selective repeat – RFC 2018
  • 59.
  • 60.
  • 62. A desconexão é simétrica (cada direção é desfeita separadamente)
  • 63. Temporizadores são usados na desconexão para evitar o problema dos dois exércitos
  • 65.
  • 66. Controle de congestionamento é implicitamente feito , já que a solução é baixar a taxa de dados que entra na rede
  • 67. Este controle é feito com base nos limites do receptor (janela TCP) e da rede (janela de congestionamento)
  • 68. O controle de temporizadores não é tão simples (as respostas da rede IP dependem de vários fatores)
  • 69.
  • 70. Numera individualmente os bytes sendo transmitidos para controle de fluxo
  • 71. Utiliza um esquema de janela deslizante para confirmar a informação recebid a
  • 72. Caso um segmento seja maior que 65495 bytes (limite do pacote IP=64k) ou maior que o MTU da rede, ele deve ser fragmentado (podendo gerar problemas de confirmação e remontagem na recepção)
  • 73. Piggybacking TCP A N SEQ ACK WIN B N SEQ ACK WIN
  • 74. Controle de Fluxo de Segmentos TCP
  • 75.
  • 76. Isto obriga o receptor a receber o byte e confirmá-lo com todo um segmento
  • 77. Após ler o byte, o receptor envia novamente todo um segmento com o novo valor no campo window
  • 78. Isto causa uma sequência de segmentos pequenos (1 byte de payload ) na rede que devem ser transportados junto com os 40 bytes do cabeçalho TCP/IP. Perda significativa de performance!
  • 79. Small Packet Problem - Exemplo 1 SEQ=0 ACK = 1 WIN = 4095 Application does a 1B write Empty 1 Application reads 1 B Empty ACK = 1 WIN = 4096 1 SEQ=1 ACK = 2 WIN = 4095 ACK = 2 WIN = 4096 1 Application reads 1 B Empty Application does a 1B write
  • 80.
  • 81. Estes receptores logo tem seu buffer cheio. Ao ler apenas 1 byte, o TCP envia todo um segmento para confirmá-lo e liberando o envio de apenas mais um byte (campo window )
  • 82. Após receber a confirmação, o transmissor segue e envia mais um segmento com somente 1 byte
  • 83. Mais uma vez Isto causa uma sequência de segmentos pequenos na rede que devem ser transportados junto com os 40 bytes do cabeçalho TCP/IP. Perda significativa de performance!
  • 84. Silly Window Sindrome - Exemplo 4K SEQ=0 ACK = 4096 WIN = 0 Application does a 4K write Empty Application reads 1 B ACK = 4096 WIN = 1 1 SEQ=4096 ACK = 4097 WIN = 0 ACK = 4097 WIN = 1 Application reads 1 B Full 4095 Application does a 1K write Full 4095
  • 85.
  • 86. Algoritmo de CLARK : na recepção, não permita leituras de 1 byte somente. Exije que haja um considerável espaço de buffer para se ler. Este espaço é o menor entre o tamanho máximo de segmento passado durante e conexão e a metade do seu buffer
  • 87. Deve haver cuidado com o tempo de resposta que pode crescer com estes procedimentos!
  • 88.
  • 89. Usado para cálculos de tempo máximo de espera de uma confirmação ( timeouts ) Network
  • 90.
  • 91.
  • 92. Uso da “ congestion window ” - inicia com valor igual ao máximo tamanho de segmento na conexão e é duplicado a cada ACK recebido
  • 93. Em casos de congestionamento ( timeout de segmentos), a congestion window voltará ao valor inicial
  • 94. O valor máximo que poderá ser enviado será o mínimo entre a congestion window e o último valor de window recebido)
  • 95. Controle de Congestionamento TCP – Congestion Window Threshold: metade do valor da CW no slow start (início em 64k) Congestion avoidance
  • 96.
  • 97. Este estado é chamado de “ congestion avoidance ”
  • 98. Nele, a CW aumenta de forma linear, aumentando em 1, desde que todos os segmentos na janela tenham sido confirmados -> suavização da curva
  • 99.
  • 100.
  • 101. Timer de keepalive – quando a conexão ficar em silêncio, checa de o outro lado está lá (controverso)
  • 102.
  • 103. Checksum falho para integridade a nível de transporte e redundante quando se usa protocolos de camada 2 confiáveis (como HDLC ou Ethernet)
  • 104. A funcionalidade de dados “ urgent ” não é uma solução completa de sinalização out-of-band por que é submetida ao mesmo controle de fluxo dos dados normais
  • 105. Entrega rápida de tráfego de mensagens deve usar a opção de “ push ”
  • 106.
  • 107. Oferece às aplicações a capacidade de enviar pacotes IP encapsulados (e não um fluxo de bytes) por um protocolo de transporte sem conexão
  • 108. Basicamente oferece a capacidade de endereçamento de aplicação em portas ao protocolo IP
  • 109.
  • 110. O overhead gerado por procedimentos de conexão é injustificado ou não é tolerado pela aplicação em uso
  • 111. Aplicações de amostragem de dados (Ex.: sensores)
  • 112. Serviços request-response (a aplicação toma a responsabilidade de verificar mensagens que não chegam)
  • 113. Aplicações de tempo-real onde temporização é o mais importante
  • 114.
  • 115. Lenght : é o comprimento de todo o segmento UDP
  • 116. Checksum : é calculado sobre todo o segmento e mais o mesmo pseudo-cabeçalho usado em TCP
  • 117. Algumas Portas Conhecidas ( Well-Known )
  • 118.
  • 119. Suas facilidades normalmente são disponiblizadas numa biblioteca (API)
  • 120.
  • 122. Sockets TCP (Exemplo)