Serviços de Camada de Transporte

Claro, aqui estão suas anotações de estudo:

Visão Geral da Camada de Transporte

• Estudar os princípios por trás dos serviços da camada de transporte é fundamental.
• Os serviços incluem multiplexação, demultiplexação, transferência confiável de dados, controle de fluxo e controle de congestionamento.
• O objetivo inclui aprender protocolos de transporte da Internet, como UDP (transporte sem conexão), TCP (transporte confiável orientado à conexão) e controle de congestionamento TCP.

Roteiro do Capítulo

• Este capítulo irá tratar de serviços de camada de transporte.
• Serão explorados multiplexação e demultiplexação.
• UDP: transporte sem conexão
• Os princípios de transferência confiável de dados têm de ser considerados.
• TCP é o transporte orientado à conexão.
• Os princípios de controle de congestionamento serão investigados.
• O controle de congestionamento TCP também será considerado.
• Finalmente, a evolução da funcionalidade da camada de transporte será considerada.

Serviços e Protocolos de Transporte

• Os serviços de transporte fornecem comunicação lógica entre processos de aplicação executados em diferentes hosts.
• Os protocolos de transporte atuam nos sistemas finais.
  • O remetente divide as mensagens do aplicativo em segmentos e os transmite para a camada de rede.
  • O receptor remonta os segmentos em mensagens e as transmite para a camada de aplicação.
• Dois protocolos de transporte estão disponíveis para aplicações da Internet: TCP e UDP.
• A camada de rede fornece comunicação lógica entre hosts.
• A camada de transporte fornece comunicação lógica entre processos.
• A camada de transporte depende e aprimora os serviços da camada de rede.

Analogia Familiar: Camadas de Transporte vs. Rede

• Considere o caso de 12 crianças na casa de Ann enviando cartas para 12 crianças na casa de Bill.
  • Os hosts são paralelos para casas.
  • Os processos são paralelos para crianças.
  • As mensagens de aplicativos são paralelas para letras em envelopes.
  • O protocolo de transporte é análogo a Ann e Bill, que compartilham as cartas para os irmãos em casa.
  • O protocolo da camada rede é paralelo ao serviço postal.

Ações da Camada de Transporte

• O remetente recebe uma mensagem da camada de aplicação.
• As ações do remetente incluem determinar os valores dos campos de cabeçalho do segmento e criar segmentos com as informações.
• Em seguida, passa-se o segmento para o IP.
• O receptor recebe o segmento do IP.
• As ações do receptor incluem verificar os valores do cabeçalho e extrair a mensagem da camada de aplicação.
• O receptor então demultiplexa a mensagem para o aplicativo através de um socket.

Protocolos de Transporte da Internet

• Existem dois protocolos principais de transporte da Internet: TCP e UDP.

Protocolo de Controle de Transmissão (TCP)

• TCP oferece entrega confiável e ordenada.
• Inclui controle de congestionamento e controle de fluxo.
• TCP requer configuração de conexão.

Protocolo de Datagrama do Usuário (UDP)

• UDP oferece entrega não confiável e não ordenada.
• É uma extensão simples do chamado IP de "melhor esforço".
• Os serviços que não estão disponíveis incluem garantias de atraso e largura de banda.

Mapeamento: Capítulo 3: Roteiro

• Serviços de camada de transporte
• Multiplexação e demultiplexação
• transporte sem conexão: UDP
• Princípios de transferência confiável de dados
• Transporte orientado à conexão: TCP
• Princípios de controle de congestionamento
• controle de congestionamento TCP
• Evolução da funcionalidade da camada de transporte

Multiplexação e Demultiplexação

• A multiplexação controla os dados de vários sockets e adiciona cabeçalhos de transporte posteriormente usados para demultiplexação no lado do remetente.
• A demultiplexação usa informações de cabeçalho para entregar segmentos recebidos ao socket correto no lado do receptor.

Operação de Multiplexação e Demultiplexação

• Vários processos (P1, P2, P3, P4) usam sockets localizados nas camadas de aplicação dos hosts que se comunicam.
• No sistema final do remetente, a multiplexação trata os dados recebidos dos vários sockets.
• Em seguida, os dados são passados para a camada de transporte.
• Na camada de transporte, o cabeçalho é adicionado aos dados.
• O pacote é então passado para a camada de rede.
• No sistema final do receptor, a demultiplexação usa as informações do cabeçalho para entregar os segmentos recebidos ao socket correto.

Como Funciona a Demultiplexação

• Um host recebe datagramas IP.
  • Cada datagrama tem endereço IP de origem e endereço IP de destino.
  • Cada datagrama transporta um segmento da camada de transporte.
  • Cada segmento tem porta de origem e porta de destino.
• O host usa endereços IP e números de porta para direcionar o segmento para o socket apropriado.

Demultiplexação Sem Conexão

• Ao criar um socket, é necessário especificar a porta local do host.

DatagramSocket mySoket1 = new DatagramSocket (12534);

• Ao criar um datagrama para enviar para um socket UDP, é preciso especificar:
  • Endereço IP de destino.
  • Porta de destino.
• Ao receber, o host verifica o número da porta de destino no segmento.
• O segmento UDP é direcionado para o socket com essa porta.
• Os datagramas IP/UDP com a mesma porta de destino, mas diferentes endereços IP de origem e/ou números de porta de origem, são enviados para o mesmo socket no host receptor.

Demultiplexação Conectada à Conexão

• Um socket TCP é identificado por um 4-tuple:
  • Endereço IP de origem
  • Número da porta de origem
  • Endereço IP de destino
  • Número da porta de destino
  • O receptor usa os 4 valores do 4-tuple para direcionar o segmento para o socket adequado.
• Um servidor deve dar suporte a vários sockets TCP simultâneos:
  • Cada socket é identificado por seu próprio 4-tuple.
  • Cada socket é associado a um cliente de conexão diferente.

Demux Conectado Orientado à Conexão: Exemplo

• Servidor com endereço IP B que suporta aplicativos HTTP.
• Os clientes com endereços IP A e C estão visualizando a página da web do servidor.
• O servidor tem três sockets:
  • Um para o aplicativo P1 e dois para aplicativos HTTP P4 e P5.
• Os três segmentos, todos destinados ao endereço IP B e à porta de destino 80, são demultiplexados para sockets diferentes.

Resumo

• Multiplexação e demultiplexação são baseadas em valores de campo de cabeçalho de segmento e datagrama.
• UDP realiza demultiplexação usando o número da porta de destino (apenas).
• TCP realiza demultiplexação usando um 4-tuple: endereços IP de origem e destino e números de porta.
• A multiplexação e demultiplexação acontece em todas as camadas.

Transporte Sem Conexão: UDP

• UDP é um protocolo de transporte da Internet "sem frescuras", "ossos nus".
• Ele oferece um serviço de "melhor esforço".
  • Os segmentos UDP podem ser perdidos.
  • Eles podem ser entregues fora de ordem para o aplicativo.
• UDP sem conexão:
  • Sem troca entre o remetente e o receptor UDP.
  • Cada segmento UDP é tratado independentemente dos outros.

Por Que Existe um UDP?

• A configuração de conexões (TCP) adiciona atraso RTT.
• UDP é simples: sem estado de conexão no remetente e no receptor.
• O tamanho do cabeçalho é menor.
• Nenhum controle de congestionamento (avançar a toda velocidade!)
• Pode funcionar na presença de um forte congestionamento.

Onde Usar UDP?

• Aplicações de streaming multimídia (tolerante a perdas, sensível à velocidade)
• DNS
• SNMP
• HTTP/3
• Se for necessária uma transferência confiável via UDP, adicione a confiabilidade necessária na camada de aplicação (por exemplo HTTP/3).
• É preciso igualmente adicionar o controle de congestionamento na camada da aplicação.

Ações da Camada de Transporte UDP

• No envio SNMP, você recebe uma mensagem da aplicação. Determina os valores dos campos do header do segmento UDP e criar um segmento UDP
• Depois, passa-se o segmento para IP.
• No recebimento, se recebe o segmento do IP, é verificado o valor do header de checksum do UDP
• Então é extraida a mensagem de camada da aplicação e demultiplexar a mensagem para a aplicação via socket.

Cabeçalho do segmento UDP

• O cabeçalho UDP tem portas de origem e destino (cada campo tem 16 bits).
• O comprimento UDP (16 bits)
• Checksum UDP (16 bits)
• A aplicação de dados (payload) são a parte dos dados do UDP que é o conteúdo propriamente dito.

UDP Checksum

• O objetivo do checksum é detectar erros (bits invertidos) no segmento transmitido.
• O remetente trata o conteúdo do segmento UDP, incluindo os campos do cabeçalho UDP e os endereços IP, como uma sequência de inteiros de 16 bits.
• É realizado o checksum: a soma (soma do one's complement) do conteúdo do segmento.
• O valor do checksum é inserido no campo de checksum do UDP.
• Então, no receptor é calculado o checksum do segmento recebido
• O header checksum é então comparado com campos do header de checksum:
  • Se for diferente, aí aconteceu um erro
  • se for igual, aí não tem erros
• Mas pode haver erros mesmo assim….

Internet Checksum: Proteção Fraca!

• A soma dos dois números invertendo dois bits pode dar o mesmo resultado, o que significa que um problema pode surgir mesmo que o checksum retornado seja parecido ou falso positivo

Resumo: UDP

• É um protocolo simples em que os segmentos podem ser perdidos ou entregues fora de ordem.
• Este é um um protocolo de melhor esforço: “envie e espere que tudo funcione”.
• Ele tem seus pontos positivos: não há configuração/handshaking necessária (nem RTT incorridos).
• Pode funcionar quando o serviço de rede estiver comprometido com uma ajuda de confiabilidade (checksum).
• Você pode criar funcionalidades adicionais em cima do UDP na camada da aplicação (por exemplo, HTTP/3).

Roteiro do Capitulo

• Este capitulo trata de serviços de camada de transporte.
• Multiplexação e demultiplexação.
• Transporte sem conexões: UDP
• Princípios de transporte de dados confiável
• Transporte orientado para a conexão:TCP
• Princípios de controle de congestionamento
• Controle de Constrangimento de TCP
• Evolução da função da camada de transferência

Princípios da Transferência de Dados Confiável

• A transferência de dados confiável apresenta um servico confiável com abstração.
• Complexidade do protocolo de transferência de dados confiável depende (fortemente) de características do canal não confiável (perder, corromper, reordenar dados?)

RDT: Interfaces

• rdt_send(): chamado pelo topo (aplicativo); dados passados para a camada receptora superior.
• udt_send(): chamado pelo rdt para mover pacote pela camada de transferência nãoconfiável para o receptor
• rdt_rcv(): chamado quando o pacote chega no lado do receptor!
• deliver_data(): chamado por rdt para dar dados pela camada superior!

RDT: Começando

• Iremos construir e desenvolver remetentes e receptores de lados do protocolo de transferência de dados rdt
• Irá considerar somente transferência desdirecional de dados, mas a informação de controle irá fluir nas duas direções.
• Usar máquinas de estado finito (FSM) para especificar o remetente e receptor

RDT 1.0 Transferência Confiável Por Um Canal Confiavel

• O canal subjacente é perfeitamente confiável.
• Não ocorreram erros de bits.
• Não ocorreram pacotes perdidos.
• Temos de separar a FSMs para remetente:
  • O remetente deverá enviar os dados nos canais subjacentes.
  • O recetor terá que ler os dados dos canais subjacentes.

rdt2.0: Canal com erros de bits

• checksums do cabeçalho para detectar erros de bits no pacote
• é necessário descobrir como recuperar de erros
• acknowledgements (ACKs): o receptor diz ao remetente que o pacote foi recebido
• negative acknowledgements (NAKs): o recetor diz ao remetente que o pacote apresentou erro de leitura
• o remetente tem que resitir o pacote quando recebe o NAK

Stop and Wait - Rdt 2.0

• O remetente envia um pacote de cada vez e aguardará a resposta do receptor.

RDT 3.0: canais com erros e perdas

• É pressuposto que agora existe de um novo canal em que os pacotes (dados e ACKs) podem ser perdidos.
• Checksum, sequências e ACKs são úteis para isso, mas nem sempre.

Solução - RDT 3.0: Tempo Agregado

• O remetente terá de esperar por um tempo "razoável" pelo ACK.
• Irá re-transmitir se não receber o ACK.
• Se tiver um delay ou o ACK é delay, então será duplicado
• O recetor deve indicar a sequencia do pacote a ser rececionado.
• Necessario contar com o temporizador para interrupter a função.

RDT: Pipelinado Protocolos de Funcionamento

• O envio permite múltiplos, voando, pacotes de pendentes ACKs
• O tamanho da sequência numérica precisa ser alocado
• Pode acumular o buffer no remetente e receptor

Pipelinagem

• A transmissão do primeiro bit, o tempo = 0
• Último bit é a transmissão para o tempo = L / R
• Se a transmissão de ACK chegar, então poderá enviar um próximo pacote
• O tempo = RTT L / R
• Utilização dos remetentes aumentaram

Protocolos Pipelining: Vista Geral

• Receptores só enviam ACKs cumulativos
• Receptores enviam ACKs individualmente por pacote
• Os remetentes tem timer por mais longos que os pacotes recebam unACK’ed
• Re-transmitir todos os pacotes unACKs ao chegar um prazo
• Remetente tem timer para qualquer quantidade de pacotes inACK'ed
• ao timer expirar, re-entregar apenas que pacote unACK’ed

Seletivo repetir O que?

• O recetor irá acknowledgetizar todos os pacotes de recebo correto.
• Pode-se criar buffers para eventual entrega na camada acima
• Remetentes -timeout/retransmitem sozinho por qualquer pacote unACKs
• remetentes manterem o timer para cada pacote unACKs
• O remetente define as janelas
  • definir sequência numerários para N contínuos
  • limitar sequências que enviaram, pacote unACK’ed

###TCP: Vista Geral

• Ponto a ponto

  • Sem erros de bits
  • Sem extravios de pacote

• Confiável 字节fluxo em ordem - não tem barreiras de mensagem

• Duplex completo:

  • Dois caminhos sentidos: remetente e recebedor

• Usa ACKs coletivos.

• usa pipelining:

  • a congestão de TCP e o controle de fluxo ajustaram a janela É uma forma de enviar mais dados mais rápidos

• conexão orientada:

  • Um handshaking inicializa remetentes e estados de receivers

Controlo de Tráfego

• O transmissor vai enviar nada alem do receptor aguentar

Estrutura de segmento TCP

• Numero da porta de remetentes
• Numero da porta de endereço
• Numeração de Sequencia
• Numbero de acknowledgment (se houver ACK - 0,1)
• tamanho da camada de header
• CheckSum (para certificação)
• Options (camadas variáveis do lado que é mais usado)
• Dados da aplicação (variabilidade)

Número de Sequencição do TCP, ACKs

• Números Sequencia:

  • Contabilizar a escala de byte
    • É importante ver o tamanho de dados nas sequenciais.

• Acrowledgements:

  • Sequências dos seguintes bytes esperados que vieram no outro sentido.
  • Cumulatividade no TCP ACKs
  • É importante haver controles de tráfego.

TCP Reação a Tempo limite.

1. Tempo limite intervalo: EstimatedRTT mais "margem de segurança".
2. Varição Larga no
   • EstimatedRTT — que é uma margem mais larga de garantia.

Demoras (delay) ou RTT por TCP

• Pode calcular:
• EstimatedRTT= (1 –a* EstimatedRTT a+ SampleRTT* : a variação no uso se reduz exponencialmente rápido e depende do tamanho do byte da transmissão é mais de a 125 ms. Pode ser variável mas a diferença é
• Deve haver cálculos na taxa de aprocição à fonte (1 a B com cálculos diferentes. Ex. b sendo 0.25) (1-B)* DevRTT+ R’ | 101005.25 (1_6.)
• Ponto A ponto L em linhas para dados transferências e assim em, não vai ter um servidor para dar ACK no lado da pessoa.

Roteiro capitulo 3

• O Transporte de Canais de caminhos que não tem fiabilidade e assim. Por não ser confiável vai haver o retransmite.
• Pode fazer: "Segment" ou "Connection"

Abordagens para Controle De congestão.

• Extrimidade a extremidade controle de congestão:
  • É que os caminho são por "Network" quando não estiver "Explicito".
    • "A Conquista" É inferir pelo OBSERVAÇÃO
    • Por a Perda e o Delay "Extremidade para Extremild"
• A assistencia de Network — a parte do "router ajuda" porque vai "Feedback diretos com hosts retransmitiram o que precisava".

Notificações expressivas de Congestão.

• TCP Implementando. . - "Network +Assistencia" congestão:
  • "Onde e de 2" mordida de "O Ip" Que está no Headers , isto com Network + router para indicar em que ponto pode ajudar e assim não sobrecarregar. ,
• Pode ajudar as coisas quando se tem este tipo problema de perca de congestão etc... (e não só "bits")

Controle de Congestão.

• Abordados e para poder aumentar a velocidade para para que os pacote chegem. Há um limite de de de tráfego é "O Algortmo".
• Aditivo_ de Aumento: aumentar Taxa de envio por 1 -Tamanho do segmento máximo a cada RTT até que a perda seja detectada
• Multiaplicativo
  • Reduzir: Reduzir a taxa de envio pela metade em Cada evento de perda

Equidade TC

• A ideia é compartilhar uma banda larga igual para cada "Caminho" . se a sessão de K TCP compartilhar a mesma ligação da banda larga de R, eles cada deverão pagar taxa de R/K - O é de aumento aditivo pode ajudar porque da-mos um toque para o problema.

Resumo: o que foi aprendido de controlo de congesta

Quando tem vários host ou quando a a velocidade de dados estão demasiado altas.

• Tem a:
  • "a forma da comunicação que são por meio do algoritmo "a que dá permissão ou não".

Espero que isso ajude!