Protocolos de Transporte

para Redes Sem Fio

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Redes de computadores

Jaguaraci Silva

Ednara

Roteiro

� Introdução� Protocolos de Transporte

� Características do TCP

Redes sem fio

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� Redes sem fio

� Problemas� Redes sem fio

� TCP em Redes sem fio

� Soluções

� Projetos relacionados

� Conclusão

Protocolos de Transporte

Aplicação

ApresentaçãoConfiável

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Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Física

TCP UDP

IP

Datagramas

Transmission Control Protocol (TCP) RFC 793

� Protocolos confiáveis de transporte provêm

� Gerenciamento de conexão

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� Gerenciamento de conexão

� Controle de fluxo

� Controle de congestionamento

� Controle de confiabilidade

Transmission Control Protocol (TCP) RFC 793

� Três Fases� Estabelecimento da Conexão

� Transmissão de Dados

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� Encerramento da Conexão

� Flags� SYN – solicitação de conexão

� FIN – Finalização da Conexão

� RST – Reset da Conexão

� ACK – Reconhecimento de recebimento

Transmission Control Protocol (TCP) RFC 793

� Garante a entrega de dados livres de erros e na ordem de envio

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TCPTCPTCP

A A3 A2 A1

A3 A2 A1 B

TCP – Mecanismo de ACKs

A B

A1

A2

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A2

Ack A1

A3

Ack A3

A2

Tim

eou

t

TCP – Round Trip time

� Fundamental para estabelecer um mecanismo de time-out;� Estimativa do tempo total de ida e

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� Estimativa do tempo total de ida e volta de pacotes entre receptor e transmissor;� Monitora as mudanças de rotas para estabelecer um time-out ideal;

TCP – Tratamento do Congestionamento

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TCP – Slow Start

� Testa as condições de rede antes da transmissão;� Observa a taxa de acks e iguala a

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� Observa a taxa de acks e iguala a transmissão na mesma proporção;� Utiliza janela de controle de congestionamento � Mecanismos de RTO (Retransmission time-out), double acks e ICMP para identificar perda de pacotes.

TCP – Congestion Avoidance

� Usa as estimativas RTT e RTO para saber se há perda de pacotes;� Perdas podem ser por corrupção ou

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� Perdas podem ser por corrupção ou congestionamento (buffer cheio);� Controla o tamanho da janela quando ultrapassa o limite máximo do Slow start;

TCP – Fast Retransmit e Recovery

� Verifica se acks são de re-ordenação ou perda de pacotes (<3);� Monitora double acks (> 3)

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� Monitora double acks (> 3)� Ajusta a janela de congestionamento� Uma alternativa ao RTO

Redes sem Fio

� São a realidade corporativa e acadêmica

� As redes sem fio diferem das redes

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� As redes sem fio diferem das redes cabeadas em:

� Presença da mobilidade

� Alto índice de perda de pacotes

� Baixa banda passante

Tecnologias sem Fio Disponíveis� Local Area Network (WLAN)

� 802.11 (Wi-Fi)

� Wide Area Network (WAN)� Espaço dividido em células

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� Espaço dividido em células

� Hand-offs entre estações base

� Ex: GPRS 115 Kbps: TIM, Claro e OI

� Ad-hoc� Ausência de configuração prévia

� Uso de algoritmo guloso

� Ex: notebooks, palmtops, etc.

� Satélites (geoestacionários ou órbitas baixas)

Principais problemas

� Intrínsecos às redes sem fio� Maiores taxas de erros, alta variabilidade na qualidade de conexão, susceptibilidade a interferências externas, hand-offs e existência de

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interferências externas, hand-offs e existência de hidden nodes

� Diversidade de implementação� Diferenças de desempenho e de aderência ao padrão

� Pontos deixados em aberto na especificação

Como os problemas são percebidos na camada de aplicação?

� Maiores taxas de perdas de pacotes e maior incidência de perda de pacotes em rajadas

� Maior variação na latência e maior incidência de entrega de pacotes em rajada

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de entrega de pacotes em rajada

� Alta variabilidade e variações abruptas na qualidade da conexão (menor previsibilidade das conexões)

� Períodos de desconexão mais freqüentes

TCP vs Redes sem Fio

� Degradação do desempenho de TCP em redes sem fio

� Não tratamento da mobilidade

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� Não tratamento da mobilidade

� Desconhecimento da razão da perda de pacotes

� Tamanho das unidades de transmissão

TCP vs RsF – Perda de Pacotes

� Em redes sem fio é difícil definir a razão porque um pacote foi perdido� Congestionamento

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� Corrupção dos dados

� Implica acionar o mecanismo de controle de congestionamento, reduzindo a janela de transmissão e degradando o desempenho

TCP vs RsF – Tamanho dos Pacotes

� Pacotes grandes: alto índice de perdas de pacotes devido a corrupção dos dados

Pacotes pequenos: alta sobrecarga de

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� Pacotes pequenos: alta sobrecarga de cabeçalhos (overhead)

� Consequentemente: perda de desempenho

TCP vs RsF – TCP Ideal

� Retransmissão de pacotes por erro sem acionar o controle de congestionamento (Impossivel)

Alternativa

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� Alternativa� Recuperação da camada de rede

� Evitando a percepção da camada de transporte

� Os mecanismos de controle de congestionamento

TCP vs RsF – Solução

� Fim-a-fim� Os pontos finais da cadeia de comunicação são modificados. Transmissor e receptor são otimizados para redes sem fio.

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otimizados para redes sem fio.

� Divisão de conexão� Divide-se a conexão em duas: entre o transmissor e a radiobase e entre a radiobase e o receptor. A parte sem fio é otimizada.

� Camadas inferiores e superiores

Alguns Projetos

� Camadas superiores� WTCP

� I-TCP

M-TCP

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� M-TCP

� METP

� ESBN

� Freeze TCP

� Camadas inferiores� Snoop TCP

� TULIP

Conclusão

� O TCP não pode ser empregado da mesma forma que nas redes cabeadas;

� Aumento na otimização do TCP é

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� Aumento na otimização do TCP é proporcional ao uso das redes sem fio;

� IETF (Internet Engineering Task Force)

� TCPSAT, MANET, MobileIP e PILC (Link);

� Não existe a melhor solução;

Referências� Kon et al. Desenvolvimento de aplicações adaptativas para

redes IEEE 802.11. Simposio Brasileiro de Redes de Computadores, 2006;

� IME USP. TCP sobre redes sem fio. http://grenoble.ime.usp.br/movel/programacao.html.

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http://grenoble.ime.usp.br/movel/programacao.html. Acessado 08 de julho de 2007;

� Data Network Resource. Transfer Control Protocol, 3-way handshake, TCP sliding window. http://www.rhyshaden.com/tcp.htm. Acessado 08 de julho de 2007;

� RNP. TCP sobre ATM. http://www.rnp.br/newsgen/9909/tcp_atm.html. Acessado 08 de julho de 2007;