camada de transportes - ic.unicamp.brnfonseca/mo611/microsoft powerpoint - camada de... · programa...

Camada de Transporte

Nelson Luís Saldanha da FonsecaCampinas

14/11/2007

Programa

• 1.Introdução: Conceito de redes de computadores, arquitetura em camadas, o que é a Internet? Modelos de referência (RM-OSI/ISSO e pilha TCP/IP).

• 2.Camada Física: meios de transmissão, multiplexação, redes de acesso.

• 3.Camada de Enlace de dados: enquadramento, controle de erro, compartilhamento do meio, protocolos de acesso ao meio (protocolos de acesso randômico e de passagem de permissão).

• 4.Camada de Redes: circuitos virtuais e roteamento datagramapuro, roteamento unicast e multicast, o protocolo IP, roteadores, controle de congestionamento.

• 5. Camada de Transporte: tipos de serviços de transporte, gerenciamento de conexões de transporte, o protocolo TCP, o protocolo UDP, controle de congestionamento do TCP, controle de fluxo.

• 6.Camada de aplicação: protocolos de aplicação, http, FTP, SMTP,DNS, protocolos para aplicações multimídia.

Objetivos

• Conceituar a função da camada de transporte;

• Conceituar os serviços oferecidos pelacamada de transporte;

• Apresentar os diferentes protocolos queimplementam os serviços oferecidos pelacamada de transporte.

Roteiro

• Camada de Transporte;

• A Camada de Transporte na Internet;

• Novas Propostas de Variantes dos ProtocolosUDP e TCP.

• Considerações finais

Camada de Transporte

• Redes de computadores

• Organizacao das redes em camadashierarquica

• Protocolos

• Funcao da camada de transporte

• A camada de redes

• Servicos da camada de transporte

• Controle de congestionamento e de fluxo

Redes de Computadores

ISP local

redecoorporativa

ISP regional

roteador estação

servidormóvel

Periferia da Rede

O Núcleo da Rede

Não so computadores, não sódados…

O menor servidor Web do mundo

http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

Porta retratos IP

http://www.ceiva.com/

Tostadeira habilitada para a Web +

Previsão do tempo

http://dancing-man.com/robin/toasty/

O porquê de se Organizar Redesem Camadas Hierárquicas

Interface entre Camadas

Camadas Hierárquicas

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Física

Internet

X Transporte

Host-to-network

Aplicação

Função daCamada de Transporte

Protocolos

Oi

Oi

Que horassão?

2:00

Resposta de conexão TCP

Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm

<arquivo>

tempo

Solicitação de conexão TCP

Camadas: Comunicação Lógicaaplicaçãotransporteredesenlacefísica

aplicaçãotransporteredesenlacefísica



redeenlacefísica

Camadas: Comunicação Lógicaaplicaçãotransporteredesenlacefísica




redesenlacefísica

dados

dados

dados

transporte

transporte

ack

Camadas: Comunicação Físicaaplicaçãotransporteredesenlacefísica

aplicaçãotransporteredesredesfísica


aplicaçãotransporteredesenlacefísicaa

redesenlacefísicol

dados

dados

Encapsulamento



origem destino

M

M

M

M

Ht

HtHnHtHnHl

M

M

M

M

Ht

HtHn

HtHnHl

mensagem

segmento

datagramaquadro

Comutacao de Pacotes

Atraso

Enfileiramento nos Roteadores

Roteamento em Redes comComutação de Pacotes

Circuitos virtuais

Roteamento

Datagrama puro

Circuitos Virtuais

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica


redeenlacefísica

1. inicia chamada 2. chegada de chamada

3. chamada aceita4. conexão completa5. começa fluxo de dados 6. dados recebidos

Roteamento Datagrama Puro


redeenlacefísica


redeenlacefísica

1. envia dados 2. recebe dados

Serviços Oferecidos pelaCamada de Transporte

Entrega confiável

• Seviços orientadosà conexao

Entrega ordenada

• Servicos não orientados à conexao

Conexão de Transporte

Serviços Orientados à Conexão

Entrega Confiável

• Pacote de Reconhecimento(acknowledgement);

• Numeração dos pacotes;

• Temporização para recebimento de reconhecimento;

Entrega Confiável

Transmissão Para e Espera

Protocolo Para e Espera

• Exemplo: enlace de 1 Gbps, 15 ms de atraso de propagação, pacotes de 1 KB:

Ttransmis

são

= 8 kb/pkt

10**9 b/s= 8 microseg

Usender =

.008

30.008 = 0.00027

microseco

L / R

RTT + L / R =

L (tamanho do pacote em bits)

R (taxa de transmissão, bps)=

Um pacote de 1 KB cada 30 ms -> 33 kB/s de vazão sobre um canal de 1 Gbps

Envio de Pacotes em Rajadas

Envio de Pacotes em Rajada

Janela de Transmissão

Janela TransmissorJanela Receptor

Estabelecimento de Conexão

Encerramento de Conexão

Endereçamento

Porta de Transporte

Portas de Espera

Serviços não Orientados à Conexão

Controle de Fluxo

Controle de Congestionamento

Controle de Congestionamento em Nivel da Camada de Redes

Controle de Congestionamento em Nivel da Camada de Transporte

Roteiro


• A Camada de Transporte naInternet;

• Variantes dos Protocolos UDP e TCP.


A Camada de Transporte na Internet

• A Internet• A pilha de protocolos da Internet• Servicos de transporte• O protocolo UDP• O protocolo TCP• O protocolo SCTP• O protocolo DCCP• Sockets

A Internet

Estatística Usuários na Internet

• Número de usuários mundiais ~ 1.500.000.000 (17% população do planeta)

• Número de usuários no Brasil ~ 40.000.000 (21% da população)

fonte: http://www.InternetWordStats.com , acessado em Julho de 2007

Número de Estações na Internet

A Internet

Princípios da Internet

�Minimalismo, autonomia, não hánecessidade de mudança interna parainterconexão;

�Modelo de serviço melhor esforço(best effort);

� Roteadores sem estado;

� Controle descentralizado;

Breve Histórico

• 1967: concepção da ARPAnet pela ARPA (Advanced Reearch Projects Agency);

• 1969: entra em operação o primeiro nó da ARPAnet;

• 1972:

– Demosntração pública da ARPAnet;

– NCP (Network Control Protocol) - primeiroprotocolo host-host;

– primeiro programa de e-mail;

– ARPAnet com 15 nós;

Breve Historico

• 1974: Cerf e Kahn - arquitetura para a interconexão de redes;

• 1983: implantação do TCP/IP;• 1988: controle de congestionamento do TCP;

• 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995);

• 1990 : WWW – Mosaic;

Pilha de Protocolos da Internet

aplicação

transporte

rede

enlace

física

Serviços de Transporte na Internet

• Serviços orientados à conexão –Transmission Control Protocol (TCP);

• Serviços não orientados à conexão –User Datagram Protocol (UDP);

Requisitos do Serviço de Transportede Aplicações Comuns

Aplicação

transferência de arqscorreio

documentos WWWáudio/vídeo de

tempo realáudio/vídeo gravado

jogos interativosapls financeiras

Perdas

sem perdassem perdassem perdastolerante

tolerantetolerantesem perdas

Banda

elásticaelásticaelásticaáudio: 5Kb-1Mbvídeo:10Kb-5Mbcomo anterior> alguns Kbpselástica

Sensibilidadetemporal

nãonãonãosim, 100’s mseg

sim, alguns segssim, 100’s msegsim e não

Protocolos de Aplicação e Protocolos de Transporte na Internet

Aplicação

correio eletrônicoaccesso terminal remoto

WWW transferência de arquivos

streaming multimídia

servidor de arquivo remototelefonia Internet

Protocolo dacamada de apl

smtp [RFC 821]telnet [RFC 854]http [RFC 2068]ftp [RFC 959]proprietário(p.ex. RealNetworks)NSFproprietário(p.ex., Vocaltec)

Protocolo de transporte usado

TCPTCPTCPTCPTCP ou UDP

TCP ou UDPtipicamente UDP

Protocolos de Aplicação e Protocolos de Transporte na Internet

UDP: User Datagram Protocol [RFC 768]

• Transmissao não-confiavel

• Não há estabelecimento de conexao

• Não implementa controle de fluxo

• Não tem associado a ele controle de congestionamento

porta origem porta dest.

32 bits

Dados de aplicação(mensagem)

Formato segmento UDP

comprimento checksum

TCP: Visão geral RFCs: 793, 1122, 1323, 2018, 2581

• ponto a ponto;

• fluxo de bytes, ordenados, confiável;

• Dutado;

• transmissão full duplex;

• orientado à conexão;

• fluxo controlado.

socket

doorTCP

send buffer

TCP

receive buffer

socket

door

segment

application

writes dataapplication

reads data

TCP: Estrutura do Segmento

no. porta origem no. porta dest

32 bits

dados daaplicação

(tam. variável)

número de seqüência

número de reconhecimento

janela receptor

ptr dados urg.checksum

FSRPAUtam.cab.

semuso

Opções (tam. variável)

URG: dados urgentes(pouco usados)

ACK: no. ACKválido

PSH: envia dados já(pouco usado)

RST, SYN, FIN:gestão de conexão

(comandos deestabelecimento,

liberação)

no. bytes rcpt queraceitar

contagemde dadospor bytes (não segmentos!)

checksum Internet

(como UDP)

TCP: nos. de seq. e ACKsEstação A Estação B

Seq=42, ACK=79, data = ‘C’

Seq=79, ACK=43, data = ‘C’

Seq=43, ACK=80

Usuáriotecla‘C’

A reconhecechegadado ‘C’ecoado

B reconhecechegada de ‘C’, ecoa

‘C’ de volta

tempo

cenário simples de telnet

TCP: cenários de retransmissão

Estação A

Seq=92, 8 bytes de dados

ACK=100

perdatemporização

tempo cenário doACK perdido

Estação B

X


ACK=100

Host A


ACK=100

Tem

p.p/ Seq=92

temporização prematura,ACKs cumulativos

Host B


ACK=120


Tem

p. p/ Seq=100

ACK=120

tempo

Estimativa Intervalo Temporizacao

RTT: gaia.cs.umass.edu to fantasia.eurecom.fr

100

150

200

250

300

350

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106

time (seconnds)

RT

T (

mil

lise

con

ds)

SampleRTT Estimated RTT

RTT_estimado = (1-αααα)* RTT_estimado + x*RTT_amostra

Desvio = (1- ββββ)* Desvio + ββββ *|RTT_amostra - RTT_estimado|

Temporização = RTT_estimado + 4*Desvio



32 bits

dados daaplicação

(tam. variável)



janela receptor


FSRPAUtam.cab.

semuso



ACK: no. ACKválido




liberação)



checksum Internet

(como UDP)

Estabelecimento de Conexão

cliente

syN

servidor

Syn ACK

ACK+dados

Encerramento de Conexãocliente

FIN

servidor

ACK

ACK

FIN

fechar

fechar

fechada

espera

temporizada

TCP: Gerenciamento de Conexões

cliente

FIN

servidor

ACK

ACK

FIN

fechando

fechando

fechada

espera

temporizada

fechada


Ciclo de vidade cliente TCP

Ciclo de vidade servidor TCP



32 bits

dados daaplicação

(tam. variável)



janela receptor


FSRPAUtam.cab.

semuso



ACK: no. ACKválido




liberação)



checksum Internet

(como UDP)

Opções

• Fator de escala para a janela do TCP;

• Timestamp;

• Tamanho máximo do segmento –maximum segment size (MSS).



32 bits

dados daaplicação

(tam. variável)



janela receptor


FSRPAUtam.cab.

semuso



ACK: no. ACKválido




liberação)



checksum Internet

(como UDP)

TCP: Controle de Fluxo

TCP: Controle de Congestionamento

Partida lenta

Fases

Congestion contol

Janela (conwin)

Variaveis

Limiar (Threshold)

Fast Recover, Fast Retransmit

1 2 3 4 5 6

1 2 3

Pacotes

Reconhecimentos

7

3 3 3

Partida Lentahospedeiro A

um segmento

RTT

hospedeiro B

tempo

dois segmentos

quatro segmentos

TCP AIMD

TCP Tahoe

SStempo

CA

SS: Slow Start

CA: Congestion Avoidance

TCP Reno

SStempo

W

CA

SS: Slow Start

CA: Congestion AvoidanceFast retransmission/fast recovery


• Quando CongWin está abaixo do limite (Threshold), o transmissor em fase de slow-start, a janela cresceexponencialmente.

• Quando CongWin está acima do limite (Threshold, o transmissor em fase de congestion-avoidance, a janelacresce linearmente.

• Quando ocorrem três ACK duplicados, o limiar(Threshold)é ajustado em CongWin/2 e CongWin é ajustado para Threshold.

• Quando ocorre tempo de confirmação, o Threshold é ajustado para CongWin/2 e o CongWin é ajustadopara 1 MSS.

Equidade de banda

R

R

compartilhamento igual da banda

Vazão da conexão 1

Vazã o

daconexão

2

Deficiências do TCP Reno

• Recuperação de múltiplas perdas uma janela;

• Perdas como sinalização de congestionamento;

• Penalização de conexões com RTTs longos;

• Vazão inversamente proporcional a perdas;

• Comportamento oscilatório da janela de transmissão;

Múltiplas Perdas em uma ÚnicaJanela de Transmissão

Variantes do TCPAprimoramentos do TCP-Reno

• TCP-Vegas;

• TCP Sack;

• TCP New-Reno;

• TCP com limitação das retransmissões.

TCP Vegas

decréscimo linear acréscimo linear

αβ << RTT) imojanela/min da (tamanho - esperada vazao

TCP Vegas

• Slow start – crescimento exponencial a cadadois RTTs;

• Vazao esperada – (tamanho da janela / RTT mínimo) < g congestion avoidance

• RTT > timeout e 1 ACK duplicataretransmissão

TCP Vegas

SStempo

CA

TCP Sack– TCP with Acknowledgement;

– Opcao negociavel;

– receptor pode informar ao emissor quais pacotes recebeu com sucesso;

– Retransmissao se receptor informa a não-recepcao de segmento transmitido, se numero segmentos em transito menor que tamanho da janela.

TCP Sack

TCP FACK

• Forward Acknowledgement

• Quantidade de dados enviado –quantidade de dados reconhecidos + quantidade de dados retransmitidos emtransito < 1 segmento

TCP New Reno

reconhecimento parcial

retransmissao

TCP com Limitação Transmissão

• Transmite novos dados ao receber doisacks duplicados a fim de anteciparalgoritmo fast retransmit.

Diff < γ

Cwnd=

ssthres

Cwnd=

ssthres

Cwnd=

ssthres

(pode

ser

estimad

o)

Cwnd=

ssthresCwnd =

ssthres

Mudança partida

lenta para

congestion

avoidance

Diff<α

Increm

ento

linear

Diff > βdecresc

imo

linear

Cwnd+

1/cwnd

Cwnd+

1/cwnd

Cwnd+

1/cwnd

Cwnd+

1/cwndCwnd+

1/cwnd

No congestion

avoidance

A cada

RTT

Cwnd+

1

Cwnd+

1

Cwnd+

1

Cwnd+

1Cwnd+

1

Na partida lenta,

cwnd atualizadao a

cada ACK

VegasFACKSACKNew

RenoRenoTahoe

ACKSACKSACKACKACKACK

Formato

ACK

Retransmi

te com

ACK

duplicado

ou RTT >

timeout

Envia

enquanto

dados

pendente

s<cwnd

Continua

com ACK

parcial se

pipe <

cwnd

Continua

com ACK

parcial

Termina

som ACK

parcial ou

total

nenhum

Fast

Recovery

VegasFACKSACKNew

Reno

RenoTahoe

Stream Control Transmission Protocol

• Entrega confiavel e ordenada opcionalmente;• Transporte de mensagens;• Controle de congestionamento;• Múltiplos fluxos (multi-streaming)• Múltiplos endereços IP (Multi-homed);• Dados enviados em “pedaços” (chunk);• Proteção contra ataques (SYN flood);• Seleção de caminho e monitoramento.

Estabelecimento ConexaoPonto final A Ponto final Z

INIT

INIT-ACK

COOKIE-ECHO

COOKIE-ACK

*

*

* --pode conter dados dos usuarios

Associacaoestabelecida

Associacaoestabelecida

Transferência de Mensagem Longa

Ponto final A Ponto final Z

3800octets

PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 1*



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 2 TSN 1*



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 3 TSN 1*TSN 2



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 4 TSN 1*TSN 2TSN 3



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 5

TSN 1*

TSN 2TSN 3TSN 4


Ponto final A Ponto finalZ

PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 6

TSN 1*

TSN 2TSN 3TSN 4TSN 5



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 7

TSN 1*

TSN 2

TSN 3TSN 4TSN 5TSN 6



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 8

TSN 1*

TSN 2

TSN 3

TSN 4

TSN 5TSN 6TSN 7



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 9+

TSN 1*

TSN 2

TSN 3

TSN 4

TSN 5

TSN 6TSN 7TSN 8



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 9+

TSN 1*

TSN 2

TSN 3

TSN 4

TSN 5

TSN 6

TSN 7TSN 8



PMTU=512 octets

SCTP SCTP

TSN 9+

TSN 1*

TSN 2

TSN 3

TSN 4

TSN 5

TSN 6

TSN 7

TSN 8



3800octets

PMTU=512 octets

SCTP SCTP

Cabeçalho SCTP

SCTP Common Header

Chunk 1

Chunk N

...

Cabeçalho SCTP

Source Port Destination Port

Verification Tag

CRC-32c Checksum

Chunk Type Chunk Flags Chunk Length

Chunk Data

Exemplos de Chunks

DATA

INITIATION

SELECTIVE-ACKNOWLEDGMENT HEARTBEAT

ABORT

SHUTDOWN

EXPLICIT CONGESTION NOTIFICATION ECHO

CONGESTION WINDOW REDUCE

Múltiplos fluxos

Sd-queue

Ro-queue

Ro-queue

Sd-queue

Multihoming

EP-1 EP-2IP NetworkIP-3

IP-2

IP-1

IP-4X

Sockets

Socket()

#include <sys/socket.h>

int socket (int family, int type, int protocol);

Returns: non-negative descriptor if OK, -1 on error

Connect ()

#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);

Returns: 0 if OK, -1 on error

struct in_addr {

in_addr_t s_addr; /* 32-bit IPv4 address */

/* network byte ordered */

};

struct sockaddr_in {

uint8_t sin_len; /* length of structure (16) */ sa_family_t sin_family; /* AF_INET */

in_port_t sin_port; /* 16-bit TCP/UDP portnumber */

/* network byte ordered */

struct in_addr sin_addr; /* 32-bit IPv4 address */ /*network byte ordered*/

char sin_zero[8]; /* unused */ };

Generic Socket Address Structure

Cliente TCP1 #include "unp.h"

2 int

3 main(int argc, char **argv)

4 {

5 int sockfd;

6 struct sockaddr_in servaddr;

7 if (argc != 2)

8 err_quit("usage: tcpcli <IPaddress>");

9 sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

10 bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

11 servaddr.sin_family = AF_INET;

12 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

13 Inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);

14 Connect(sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

15 str_cli(stdin, sockfd); /* do it all */

16 exit(0);

17 }

Cliente UDP1 #include "unp.h"

2 void

3 dg_cli(FILE *fp,int sockfd,const SA

*pservaddr,socklen_t,servlen)

4 {

5 int n;

6 char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

7 while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

8

Sendto(sockfd,sendline,strlen(sendline),0,pservaddr,servlen)

;

9 n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);

10 recvline[n] = 0; /* null terminate */

11 Fputs(recvline, stdout);

12 }

13 }

Cliente UDP1 #include "unp.h"

2 void

3 str_cli(FILE *fp, int sockfd)

4 {

5 char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];

6 while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

7 Writen(sockfd, sendline, strlen (sendline));

8 if (Readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0)

9 rr_quit("str_cli: server terminated

prematurely");

10 Fputs(recvline, stdout);

11 }

12 }

Sockets em Java• import java.io.*;

• import java.net.*;

• class TCPClient {

• public static void main(String argv[]) throws Exception

• {

• String sentence;

• String modifiedSentence;

• BufferedReader inFromUser =

• new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

• Socket clientSocket = new Socket("hostname", 6789);

• DataOutputStream outToServer =

• new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());

•

Roteiro



• Novas Propostas de Variantes dos Protocolos UDP e TCP.


Variantes do Protocolo UDP

• UDP Lite

• Datagram Congestion Control Protocol (DCCP)

UDP Lite

Datagram Congestion Control Protocol (DCCP)

• Aplicações multimídia streaming e de telefonia;

• Aplicações que necessitam de semânticabaseada em fluxo mas que não necessitamentrega confiável e ordenada como TCP e quenão precisam do conceito de múltiplos fluxoscomo no SCTP;

• Orientado à conexão.

DCCP

• Controle de congestionamento possivelmentenegociável, não necessariamente o mesmoempregado no TCP;

• Encorajar o uso de mecanismos amigáveis aoTCP evitando a necessidade de implementaçãona camada de aplicação;

• Motivar o uso de Explicit Control Notification (ECN).

Omissões do DCCP

• Controle de Fluxo;

• Entrega confiável;

• Fluxos (stream);

• Transmissão ponto-multiponto.

Datagrama DCCP

DCCP

• Mecanismos de Controle de congestionamento sem a necessidade de implementação na camada de aplicação, não necessariamente mecanismo do TCP;

Amigável ao TCP

Vazão =pRTT 2

31

Controle Congestionamento DCCP

• Reservado (CCID 0)

• Definido pelo usuario (CCID 1)

• TCP-Like (CCID 2)

• TRFC (CCID 3)

Controle Congestionamento DCCPTFRC (CCID 3)

• Vazão =

• b –segmentos por reconhecimento

• T0 – duração de período de perda

( )2

0 3218

33 ,1min

3

2

1

ppbp

Tbp

RTT +

+

Amigável ao TCP

Dependenteda camada

mediamúltiplataxamulticastMDLA

Dependenteda camada

altamúltiplataxamulticastLTS

Dente de serramédiamúltiplajanelamulticastRLC

Dente de serrabaixaúnicajanelamulticastMTCP

Dente de serraaltaúnicataxaunicastLDA

Dente de serrabaixaúnicataxaunicastRAP

Característicada taxa

ComplexidadeTaxa

Mecanismocontrole

congestiona-mento

Unicast/

multicast

Protocolo

Características Protocolos de Transporte

simnaonaonaostreaming

simsimsimnaoControle de congestionamento

simnaosimnaoControle de fluxo

opcionalsimsimnaoEntrega ordenada

simnaosimnaoARQ

simsimsimsimDeteccao de erros

simsimsimsimPortas numeradas

datagramadatagramasegmentodatagramaPDU

8 bytes + cabecalhovariavel do chunk

variado20 bytes8 bytesTamanhocabecalho

SCTPDCCPTCPUDP

Variantes TCP

• Redes com alto produto banda atraso;

• Redes sem fio.

Redes com Alto Produto Banda Atraso

Banda (passante) X Atraso

Redes de alta velocidade Satélite

(alta capacidade)

TCP para Redes de Alta Velocidade

• Janela de Congestionamento TCP Reno cresce lentamente e

• Seu tamanho e drasticamente reduzidoem eventos de perda

• Ineficiência para operar em redes de alta velocidade


• Para que uma conexaodo TCP Reno,

• segmentos de 1500bytes em

• enlace de 10Gbps e 100 ms de atraso de propagacao,

• Tamanho de janelapara utilizar toda a capcidade do enlace em uma hora e meia, o que implica

• taxa de perda de 10-11,

High Speed TCP (HS-TCP)• Incremento em um

RTT

• Decremento em um

RTT

)(2

)()(2)(

2

wb

wpwbwwa

−=

5.0)5.0()/log(

)/log()( +−= high

lowhigh

low bww

wwwb


Propriedades Desejáveis:

• Justiça intra-protocolo;

• Amigável ao TCP-Reno;

• Rápido em reação;

• Estável;

• Facil difusão.

Aditive Increase and

Binary Search Increase,

Multiplicative Descrease

(AIBIMD)

Busca dinâmica para

tamanho de janelaBIC

Multiplicative Increase

Multiplicative Decrease

(MIMD)

Utilização eficiente

independente de

capacidade do canal

Scalable-TCP

Baseado no Atraso

Quatro modos

independentes:

estimação, controle de

dados, controle de janela

e controle de rajadas

FAST-TCP

Dois modos: TCP-Reno

AIMD e Crescimento

Rapido (Fast Increase)

Relação linear em uma

escala log-log entre taxa

de transmissão e evento

denotando

congestionamento

HS-TCP

Mecanismo de controle

de congestionamentoPrincipal CaracterísticaVariante

AIMD

Amigável a RTT,

componentes para

controle de: justiça,

estimação capacidade,

rajadas, escalabilidade e

estabilidade

TCP-Libra

AIMD e Crescimento

Rápido (Fast Increase)

Rápida convergencia

para equilíbrio de

compartilhamento de

banda

H-TCP

AIMD e Crescimento

rápidoBaseado no Atraso

TCP-Africa

AIMD e baseado no

atrasoAbordagem híbrida

Compound-TCP

Additive increase and

cubic decrease,

multiplicative decrease

(AICIMD)

Busca dinâmica para

estabelecr tamanho da

janela

CUBIC

Mecanismo de controle

de congestionamentoPrincipal CaracterísticaVariante

TCP sobre Satélite

(a)

(b)

terrestrial

lineIP network 1 IP network

2

intersatellite

links

IP network

2IP network 1 IP network 3

TCP sobre Satélite

1 a 50 gbps128 Mbps –10Gbps

128 Mbps –10Gbps

Capacidade

NuncaInfrequenteFrequenteHandover

250 a 280 100 a 130 5 a 20

Atrasopropaga-ção

(ms)

3 a 410 a 15> 32Coberturaglobal

36.00010.000 a 15.000

700 a 2000Altitude (km)

GEOMEOLEO

TCP sobre SatéliteLongos Atrasos

TCP sobre SatéliteImpacto no Desempenho

• Assimetria de banda

• Atrasos Variáveis;

• LEO Handoff;

• Meio ruidoso;

• Segurança;

TCP Peach

TCP Westwood

• Estimação de banda passante

• Limiar (threshold) = estmação da taxa de transmissão X RTT mínimo

TCP Hybla

• Justiça RTT;

• Crescimento da janela independente do RTT da conexão.

TCP sobre SatéliteSoluções Adotadas

• Descoberta de caminho com MTU compativel

• Fator Multiplicativo de Janela;

• Multiplas conexoes

• T/TCP (TCP for Transaction);

• TCP com reconhecimentos (ACKs) envolvendo contabilidade de bytes.

TCP sobre SatéliteSoluções Adotadas - Splitting

TCP Redes sem Fio

TCP sobre Redes sem FioDificuldades

• Alta taxa de erro de bits (bit error rate);

• Handoff;

• Apagão;

• Energia limitada;

TCP sobre Redes sem Fio

Soluções

Gerenciamento tratamento

Conexão de perdas

Segmentação fim-a-fim localização notificação

Segmentação Conexão

Nó Fixo- FH

Rede com Fio

Nó Móvel- MH

TCP PadrãoTCP Móvel

Estação Base - BS

M-TCP

Nó Móvel - MH

Nó Supervisor - SHNó Supervisor - SH

Estação Supervisor Móvel- MSS

Células compartilhas por

ambos SH

Nó Móvel - MH

Nó Fixo

Rede com Fio

TCP PadrãoM-TCPNó Supervisor

- SH

Nó Móvel - MH

M-TCP SH-TCP

Segmentação de Conexão

Pacotes pequenos

Trata erro sem fio

Não tolera disconexoes

Altos atrasos handoff

TCP para rede

cabeada e simple

transport protocol para

enlace sem fio

METP

Recuperacao rápida de

perdas

Atrasos pequenos de

handoff

Buffers grandes SH

Separação na SHM-TCP

Recuperação rápida de

perdas

Buffers grandes BS

Altos atrasos handoff

Separação na BSI-TCP

Limitações

Vantagens

Característica

Gerenciamento Conexoes Fim-a-Fim

Robusto

Não lida com

desconexões

Detecta

congestionamento

usando jitter

JTCP

Discrimina erro por

congetionamento e por

enlace sem fio

Ajusta partida lenta de

acodo com nível de

congestionamento

TCP-Veno

Economia de energia

Desempenho degradado

com altos valores BER

Probing e recuperação

imediata

TCP-Probing

Lida inteligentemente

com handoff

Nao consegue

diferenciar erro sem fio

Handoff e disconexões

Transmissor congela

relógios e para

transmissão

Freeze TCP

Limitações

Vantagens

Característica

Localizacao da perdaProtocolo Snoop

Nó Fixo - FH

Rede com Fio

Nó Móvel - MH Estação Base

- BSRetransmissão Local

Snooping dos ACK'sArmazenamento dos

dados

Conexão TCP Fim-a-fim

Localizacao de Perda

Recupera múltipals

perdas

Agente snoop e

consciente de opção

SACK

TCP-SACK Aware

Snoop

Atrapalha recuperação

de congestionamento

Atrasa terceiros e

subsequentes DUPACK

DDA

Atrasos handoff

Rapida recuperação

erros enlace sem fio

Grandes buffers na BS

Suprime DUPACKs.

Envia cada pacote via

multicast para BS mais

perto

Snoop

Limitações

Vantagens

Característica

Notificação

Descrimina erros enlace

sem fio e

congestionamento

Quando enlace sem fio

problemático BS envia

EBSN para a fonte

EBSN

Não e fim-a-fim

Evita temporizacao

Detecação de perda no

enlace sem fio na

camada de enlace

ELN

Autonomia fim-a-fim

violada

Congestioanemnto

incipiente

ECN

Limitções

Vantagens

Características

TCP sobre Redes sem Fio

nãosimsimnãoAutonomia

fim-a-fim

difícilfácildifícilfácilDifusão

simBS inoperante

alta quantidade

MH

simBS inoperante

alta quantidade

MH

Escalabilidade

simsimsimsimDistinção de

erro

nãonãonaoSim mas a

custo alto

Mobilidade

NotificaçãoLocalizaçãoFim-a-fimSegmentacão

TCP sobre Redes Ad Hoc

Características que influenciam oTCP sobre Redes Ad Hoc

• Alta taxa de erro;• Incapacidade de distinguir entre perda porcongestionamento, por perda de rota e devidoa canal sem fio;

• Assimetria de caminhos• Restricoes de energia• Recomputação e perda da rota;• Particionamento da rede• Terminal oculto.

Recomputação e Perda da Rota

Particionamento da Rota

Terminal Oculto

TCP-F

• Quando agente de roteamento de um nódetecta rompimento de rota, envia umanotificação (Route Failure Notification RFN);

• TCP congela variáveis e para de enviardados;

• Retoma transmissão quando recebenotificação de restauração da rota(Route Re-establishment Notification RRN);

TCP sobre Redes Ad Hoc

trataNão trataNão trataNão trata

Transmissão

confiável

mengame

controle

Antiga janela e

RTO

Reset para

cada nova rota

Janela antiga e

RTO

Janela antiga e

RTO

Janela e RTO

após RR

Não tratatrataNao trataNão trataReordenação

pacote

Retorna estadoMecanismo

probing

Mecanismo

Probing

Retoma estadoRecontrução de

rota

Congela estadoMensagem

ICMP, destino

não encontrado

Congela estadoCongela estado

TCP

Rompimento de

rota

Não tratatrataNão trataNão trataAlta taxa de

erro

TCP-BusATCPELFNTCP-F

Roteiro



• Variantes do Protocolo TCP para redesespecificas.


Considerações Finais

• Resumo conclusivo

• Conclusões

Resumo Conclusivo

• Função – abstrair para os processos queimplementam as aplicações a existênciade uma rede entre os mesmos;

• Serviços – orientado a conexão, queinclui entrega confiável e não orientadoà conexão sem entrega confiável;

Resumo Conclusivo

• Protocolos – Na Internet, o TCP ofereceserviços orientados à conexão e, consequentemmente alto overhead. Alémde ter associado a ele controle de fluxoe de congestionamento. O protocolo UDPnão é orientado à conexão e possui as vantagens e desvantagens opostas aoTCP.

Conclusões

• A camada de transporte deve oferecerserviços com e sem entrega confiável. Os seusprotocolos devem ser amigáveis para evitarinanição de recursos. Os mecanismos para osprotocolos devem ser auto-contidos na camadade transporte, orientados a características do meio e independentes do processo par conectado

camada de transportes - ic.unicamp.brnfonseca/mo611/microsoft powerpoint - camada de... · programa...

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