Camada de Transporte - PDF
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João Batista Barroso Diegues
1 Camada de Transporte Conceitos Básicos Redes de Computadores A. S. Tanenbaum Mário Meireles Teixeira. UFMA-DEINF Protocolos Protocolo: Conjunto de regras e formatos usados para comunicação entre entidades, a fim de permitir a realização de uma tarefa Dois componentes: Uma especificação da seqüência de mensagens que devem ser trocadas Uma especificação do conteúdo das mensagens A existência de protocolos permite que as aplicações de rede sejam desenvolvidas de modo independente 1
2 Camadas de Protocolos O software de rede geralmente é organizado em um conjunto de camadas Cada camada é responsável por certos serviços, oferecendo à camada superior uma interface bem definida de acesso a suas operações Modelo de Referência OSI 2
3 Modelo OSI Camada Física Definição das características físicas do meio de transmissão: sinalização, cabeamento, etc. Ex. de protocolos: X.21, Ethernet banda básica Camada de Enlace Transmissão de frames de dados livres de erros entre computadores diretamente conectados Ex: CSMA/CD (Ethernet), HDLC Camada de Rede Responsável pelo roteamento dos pacotes entre os nós da rede Ex: IP, X.25, IPX Modelo OSI Camada de Transporte Estabelece um enlace entre duas máquinas para transmissão de mensagens, não necessariamente na mesma rede Serviço orientado ou não a conexão Ex: TCP, UDP, SPX Camada de Sessão Estabelece a comunicação entre processos em máquinas diferentes Interações cliente-servidor: RPC, RMI 3
4 Modelo OSI Camada de Apresentação Permite apresentar os dados em um formato independente dos utilizados por cada sistema individualmente Criptografia Ex: XDR, ASN.1, NCP Camada de Aplicação Nesta camada são executadas as aplicações dos usuários e alguns protocolos utilitários de uso geral Ex: ftp, telnet, ICQ, SMTP, X.400, X.500 Protocolos TCP/IP Surgiram com a Internet, para a interligação dos seus computadores Padrão de fato, em LANs e WANs Funcionam sobre diversas tecnologias de rede (cabos coaxiais, fibras óticas, linhas telefônicas, redes sem fio...) Características especiais: Uso de padrões abertos Independência de tecnologia de rede Protocolos padronizados RFCs (rede, transporte e aplicação) Interconexão total identificação única por dispositivo (endereço IP) Confirmações (ACK) fim-a-fim 4
5 Arquitetura TCP/IP Aplicação (Telnet, FTP, SMTP, DNS, NFS, SNMP, HTTP...) Transporte (TCP, UDP) Internet (IP) Acesso à rede Camada de Transporte É o núcleo de toda a hierarquia de protocolos Seu objetivo é realizar a transferência de dados, de forma confiável, independente da rede, entre a origem e o destino, de fim a fim A camada de transporte corrige as imperfeições da camada de rede e fornece uma interface de alto nível às camadas superiores Seus usuários são os processos da camada de aplicação Utiliza diversos serviços da camada de rede a fim de cumprir com a sua função 5
6 Serviços de Transporte Orientado à conexão É preciso estabelecer um canal lógico entre dois processos para que eles se comuniquem Transmite-se um fluxo de dados (stream) entre o emissor e o receptor Operação mais complexa: Estabelecimento da conexão; Transferência de dados; Encerramento. Controle de erros mais rígido (serviço confiável ) Analogia: serviço telefônico Aplicação: login remoto, , FTP, HTTP Protocolo: TCP Serviços de Transporte Sem conexões A mensagem é dividida em datagramas, roteados individualmente até o processo receptor. Não é necessário estabelecer uma conexão Operação e gerenciamento mais simples: menos sobrecarga Serviço não-confiável de entrega de mensagens: cabe às aplicações realizar o controle de fluxo e detectar perda de datagramas e erros de seqüência Analogia: telegrama Aplicação: comunicação C/S em redes locais, sistemas P2P, DNS, NFS, SNMP, mídia contínua (streaming) Protocolo: UDP 6
7 Aspectos de Protocolos de Transporte Endereçamento Estabelecimento de conexões Encerramento de conexões Controle de fluxo e uso de buffers Multiplexação Recuperação de falhas Endereçamento Estabelecimento de uma conexão à processo precisa especificar com quem deseja se conectar Envio de mensagens à para quem enviar a mensagem Solução: Endereços de Transporte TCP/IP: portas ATM: AAL-SAPs Genericamente: TSAP (Transport Service Access Point) Camada de rede: NSAP (Network SAP) Processos precisam se associar a um TSAP para estabelecer conexão e enviar/receber mensagens Vários TSAPs podem compartilhar o mesmo NSAP 7
8 Endereçamento Endereçamento Como descobrir o endereço de transporte da entidade remota? Well-known addresses (UNIX /etc/services) (21: FTP; 23: Telnet; 25: SMTP; 80: HTTP) Servidor de processos (um proxy: inet.d) Clientes contactam servidor Servidor gera a conexão para o serviço solicitado Cliente interage com o novo serviço Binder, Port Mapper (RPC) / Serviço de Nomes (CORBA) / UDDI (Web Services) Cliente pergunta ao binder pela existência de um serviço Binder responde com o endereço do serviço Novos serviços devem se registrar no binder 8
9 Estabelecimento de Conexões Handshake de Três Vias (Three-way handshaking) (a) Sucesso (b) Duplicata de CR surge repentinamente (c) Duplicatas de CR e ACK Encerramento de Conexões Encerramento Assimétrico Qualquer dos usuários pode encerrar a conexão, de forma unilateral Pode levar à perda de dados 9
10 Encerramento de Conexões Encerramento Simétrico A conexão é tratada como duas conexões unidirecionais independentes Cada direção tem que ser encerrada separadamente Quando um das partes se desconecta, significa que não tem mais dados a enviar, mas ainda pode receber dados Solução: Handshake de três vias A parte que propôs a desconexão deve confirmá-la Encerramento de Conexões (a) Sucesso (b) ACK final perdida 10
11 Encerramento de Conexões (c) Resposta perdida (d) Resposta perdidas e novas DRs perdidas Protocolo ainda pode falhar se a DR inicial e as N retransmissões se perderem Controle de Fluxo e Buffers Controle de fluxo: tenta impedir que um transmissor muito rápido sobrecarregue um receptor lento Solução mais comum: janela deslizante, usada nas camadas de transporte e enlace de dados Se a camada de rede oferece um serviço de datagramas (IP): Entidade de transporte transmissora deve manter as mensagens enviadas em buffers, pois pode ser necessário retransmiti-las Quando a mensagem chega ao receptor, pode ser descartada se não houver buffers disponíveis Transmissor continua tentando até receber um ACK 11
12 Tamanho dos Buffers Opção entre tamanho e organização depende do tipo de tráfego (a) Buffers de tamanho fixo em uma lista encadeada (b) Buffers de tamanho variável em uma lista encadeada (c) Buffers de tamanho variável em uma lista circular Alocação Dinâmica de Buffers À medida que o padrão de tráfego se altera, transmissor e receptor precisam ajustar dinamicamente a quantidade de buffers alocados às conexões Solução: usar uma janela de tamanho variável Inicialmente, transmissor solicita um certo número de buffers Receptor informa o número de buffers disponíveis Ao enviar uma msg, transmissor decrementa numbuf, parando quando numbuf = 0 Ao retornar as confirmações (ACK), o receptor atualiza a alocação de bufers (piggybacking) 12
13 Alocação Dinâmica de Buffers (...) indicam perda de uma mensagem Multiplexação Várias conexões de transporte podem utilizar o mesmo ponto de acesso à rede (NSAP, p.ex. endereço IP) (a) Multiplexação ascendente (b) Multiplexação descendente 13
14 Recuperação de Falhas Podem ocorrer falhas na rede ou nos hosts Se a camada de rede oferecer um serviço de datagramas: as entidades de transporte saberão como tratar mensagens perdidas Se a camada de rede oferecer um serviço orientado a conexões: uma falha será contornada estabelecendo-se um novo circuito virtual Como tratar falhas nos hosts? Repassar a mensagem à aplicação de destino e enviar um ACK são dois eventos distintos e indivisíveis, que não podem acontecer simultaneamente Recuperação de Falhas S1/S0 : confirmação pendente/não pendente A = ACK; C = Crash; W = Write Conclusão: a recuperação de uma falha na camada N só pode ser feita pela camada N + 1, desde que haja informações suficientes 14