Interconexão e Transporte em Redes

Apresentação em tema: "Interconexão e Transporte em Redes"— Transcrição da apresentação:

1 Interconexão e Transporte em Redes
Prof. Ricardo S. Casado

2 Transferência Confiável de Dados
É um processo que ocorre não só na camada de transporte mas também na camada de enlace (Swithes e Roteadores consequentemente); Com um canal confiável nenhum dos dados é corrompido e nem perdido e todos são entregues na ordem em que foram enviados; Porém a transferência confiável de dados é um problema de redes de computadores que se não for está entre os primeiros da lista.

3 Camadas Modelo OSI

4 Transferência Confiável

5 Transferência confiável de Dados
É responsabilidade de um protocolo de transferência confiável de dados implementar essa abstração de serviço; A tarefa é dificultada pelo fato de que a camada a baixo do protocolo de transferência pode não ser confiável; Ex: O TCP é um protocolo de transferência confiável de dados que é implementado sobre uma camada de rede fim-a-fim não confiável (IP);

6 Pacote perdido

7 ACK Perdido

8 Protocolos de transferência confiável de dados com paralelismo
Vamos considerar um caso ideal de dois hospedeiros, um localizado na costa oeste e outro na costa leste do brasil. O atraso de propagação de ida e volta à velocidade da luz, Tprop, entre esses dois sistemas finais é de aproximadamente 30 milissegundos. Suponha que eles estejam conectados por um canal com capacidade de transmissão (R), de 1 gigabit (10^9 bits) por segundo. Para um tamanho de pacote (L) de 1 Kbyte (8 mil bits) por pacote, incluindo o campo de cabeçalho e também de dados.

9 Protocolos de transferência confiável de dados com paralelismo
O tempo necessário para realmente transmitir o pacote para o enlace de 1Gbps é: Tprop = Velocidade da luz (fibra) L = Tamanho do pacote R = Capacidade de transmissão do canal

10 Paralelismo

11 Pare e espere

12 Paralelismo

13 Pare e espere A figura 1 mostra que, com nosso protocolo pare e espere, se o remetente começar a enviar o pacote em t = 0, então em t = L/R = 8 microssegundos, o último bit entrará no canal do lado remetente. O pacote então faz sua jornada de 15 milissegundos atravessando o país, com o último bit do pacote emergindo no destinatário em t = RTT/2 + L/R = 15,008 milissegundos.

14 Pare e espere Supondo, para simplificar, que pacotes ACK sejam extremamente pequenos (para ignorarmos seu tempo de transmissão) e que o destinatário pode enviar um ACK logo que receber o último bit de um pacote de dados, o ACK emergirá de volta no remetente em t = RTT + L/R = 30,008 milissegundos, o remetente esteve enviando por apenas 0,008 milissegundos.

15 Pare e espere Se definirmos a utilização do remetente (ou do canal) como a fração de tempo em que o remetente está realmente ocupado enviando bits para dentro do canal, analisando a 1 figura mostra que o protocolo pare e espere tem uma utilização do remetente Uremet bastante desanimadora.

16 Pare e espere Portanto o remetente ficou ocupado apenas 2,7 centésimos de 1% do tempo. Visto de outra maneira ele só foi capaz de enviar bytes em 30,008 milissegundos, uma vazão efetiva de apenas 267Kbps, mesmo estando disponível para envio um enlace de 1Gbps. Imagine o desperdício e isso que desconsideramos o tempo de processamento das camadas inferiores nos sistemas finais e também o atraso de processamento e fila do roteadores.

17 Paralelismo A solução para este problema de desempenho em particular é simples: em vez de operar em modo pare e espere, o remetente é autorizado a enviar vários pacotes sem esperar por reconhecimentos, como mostra a figura 2 (pipelining).

18 Pipelining

19 Temporização prematura,
Retransmissão Cenário com perda do ACK Temporização prematura, ACKs cumulativos

20 Controle de Fluxo Controle de fluxo Transmissor não deve esgotar os buffers de recepção enviando dados rápido demais  lado receptor da conexão TCP possui um buffer de recepção:  Serviço de speed-matching: encontra a taxa de envio adequada à taxa de vazão da aplicação receptora  Processos de aplicação podem ser lentos para ler o buffer

21 Controle de Fluxo  Espaço disponível no buffer
 Receptor informa a área disponível incluindo valor RcvWindow nos segmentos Transmissor limita os dados não confimados ao RcvWindow  Garantia contra overflow no buffer do receptor (suponha que o receptor TCP descarte segmentos fora de ordem)  Espaço disponível no buffer = RcvWindow = RcvBuffer-[LastByteRcvd - LastByteRead]

22 Gerenciamento de Conexão TCP
TCP transmissor estabelece conexão com o receptor antes de trocar segmentos de dados  Inicializar variáveis:  Números de seqüência  Buffers, controle de fluxo (ex. RcvWindow)  Cliente: iniciador da conexão Socket clientSocket = new Socket(“hostname","port number");  Servidor: chamado pelo cliente Socket connectionSocket = welcomeSocket.accept(); Three way handshake: Passo 1: sistema final cliente envia TCP SYN ao servidor  Especifica número de seqüência inicial Passo 2: sistema final servidor que recebe o SYN, responde com segmento SYNACK  Reconhece o SYN recebido  Aloca buffers  Especifica o número de seqüência inicial do servidor Passo 3: o sistema final cliente reconhece o SYNACK

23 Gerenciamento de Conexão TCP
Fechando uma conexão: cliente fecha o socket: clientSocket.close(); Passo 1: o cliente envia o segmento TCP FIN ao servidor Passo 2: servidor recebe FIN, responde com ACK. Fecha a conexão, envia FIN

24 Gerenciamento da Conexão TCP
Passo 3: cliente recebe FIN, responde com ACK.  Entra “espera temporizada” - vai responder com ACK a FINs recebidos Passo 4: servidor, recebe ACK. Conexão fechada Nota: com uma pequena modificação, pode-se manipular FINs simultâneos

25 Gerenciamento da Conexão TCP
Estados do cliente Estados do servidor