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7/28/2019 Trabalho - Protocolos da Camada de Aplicao_TCP_UDP.doc

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Leonam Bernardo de Lima

PRC Princpios de Redes de Computadores

Recife

2013

Nome: Leonam Bernardo de Lima


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Turma: RC01NA

Disciplina: PRC

Professor: MARCOS ANTONIO ALVES GONDIM

Camada de Aplicao
http://faculdade28horas.com.br/ead/ead20131/user/view.php?id=642&course=1http://faculdade28horas.com.br/ead/ead20131/user/view.php?id=642&course=1


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Os protocolos da camada de aplicao so usados durante a comunicao entre doisdispositivos. Para que essa comunicao ocorra corretamente, necessrio que os protocolosestejam correspondendo tanto no host de origem quanto no host de destino. Devido a regrasestabelecidas para efetuar a comunicao entre os hosts, servios e aplicaes consegueminterpretar as informaes transportadas, garantindo que os servios corretos sejam chamados einiciados durante essa troca de dados. Os servidores utilizam uma numerao de portas pr-definidas, que tambm so conhecidas pelos hosts cliente. Durante a anlise dos protocolos da

camada de aplicao, algumas dessas portas sero citadas e associadas aos seus servios.Abaixo teremos a descrio de alguns protocolos da camada de aplicao, que facilitara ummelhor entendimento do que acontece por trs das aplicaes utilizadas por ns usurio.

DNS

Em redes de computadores, os dispositivos so identificados atravs de endereos numricos,nomeados de IP(Internet Protocol). O Domain Name System, foi criado para resolver nomes dedomnios em endereos IP. Essa converso tornou muito mais fcil para recordar e reconhecer osendereos na internet. Embora no execute nenhuma tela para o usurio, esse protocolo nodeixa de realizar a sua tarefa, trabalhando de forma silenciosa por trs de diversas aplicaes. ODNS considerado um servio de cliente/servidor, pois sempre que necessrio o mesmo entraem ao, dando apoio a uma gama de aplicaes. Para um servidor DNS entregar a resoluo deum nome, usa-se o NAMED. Esses servidores armazenam diferentes tipos de registros, quepodem ser utilizados na resoluo dos nomes, alguns desses so:

A Endereo do dispositivo finalNS servidor de nome confivelCNAME Nome do domnio completoMX registro de troca de informaes

Toda solicitao requisitada por um cliente pode percorre diversos servidores ate seremresolvidas, esse processo pode acarretar uma demora considervel e um consumo de banda.Para poupar o uso de recurso desnecessrio, existe o que conhecemos como Cache, que trata-se de um armazenamento temporrio que auxilia nas consultas, tornando as mesmas cada vezmais rpidas e eficientes. O sistema de resoluo de nomes de domnios utiliza o modelohierrquico para realizar toda a comunicao entre servidores. Como toda hierarquia existe nveisem sua organizao.

Figura 1 Hierarquia DNS


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Domnio Inverso

utilizado para fazer a traduo de um endereo para um nome. Esse tipo de conversoacontece sempre que um cliente envia uma solicitao para o servidor. Embora todo servidorDNS possua uma lista de endereos autorizados, somente os endereos IP ficam listados, porisso a necessidade de enviar uma solicitao ao resolvedor DNS. Esse tipo de consulta caracterizada como pesquisa inversa ou de ponteiro (PTR).

FTP

O File Transfer Protocol foi criado para possibilitar a troca de arquivos entre uma aplicao clientee servidor. Para realizar a transferncia de arquivos de forma correta, preciso estabelecer duasconexes, a primeira para realizar o envio de comandos e respostas e outra para envio dosdados. Por definio se utiliza duas portas, a porta 21 estabelece a conexo de controle com oservidor, por onde os comandos e respostas trafegam durante a troca de dados. Durante a trocados comandos, o cliente aguarda a recepo sem atrasos excessivos. A porta 20 utilizada paraa troca dos dados, onde quem dispara o inicio da comunicao o cliente, atravs do comando

PORT.

A conexo de controle aberta sempre que o usurio quer realizar uma transferncia, essaconexo permanece ativa durante toda a sesso FTP, dando a possibilidade que as conexes dedados sejam abertas e fechadas na medida que for necessrio para a troca dos dados.Aproveitando essa conexo como uma estratgia para se comunicar, o ftp utiliza o conjunto decaracteres ASCII NVT para a troca dos comandos e resposta.

Figura 2 Abrindo a conexo de controle


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O exemplo a seguir mostra como criar uma conexo de dados:

1. Abertura passiva realizada pelo cliente, que o responsvel pela execuo dos comandos.

2. Enviar o nmero da porta pelo comando PORT

3. Servidor recebe o nmero de porta e realiza a abertura usando a porta 20 e o nmero daporta efmera recebida.

Figura 2.1 Criando a conexo de dados

Entre os comandos que realizam a troca de dados entre as duas pontas esto: GET, MGET, PUTe MPUT

GET realizado do servidor para o clienteMGET utilizado em casos onde h envio de mais de um arquivoPUT realizado do cliente para o servidorMPUT - utilizado em casos onde h envio de mais de um arquivo

Durante uma comunicao de dados FTP possvel enviar uma diversidade de arquivos semhaver a mistura das informaes, essa heterogeneidade resolvida atravs de 3 fatores: tipo dearquivo, estrutura de dados e modo de transmisso.

Tipo de arquivo: ASCII o formato padro para transferir arquivos de texto. EBCDIC Quando utilizado por uma das partes, pode receber a codificao EBCDIC. Imagem Formato padro para o envio de arquivos binrios. Nesse formato no h

interpretao ou codificao, pois o fluxo de bits continuo.Quando existe um dos tipos de codificao ASCII ou EBCDIC necessrio adicionar um outroatributo.

No-impresso Com esse atributo, os arquivos no podem ser impressos sem umprocessamento adicional, pois no se faz necessrio a interpretao de caracteres.


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TELNET Com esse atributo os arquivos podem ser impressos aps a transferncia, poish caracteres verticais ASCII NVT do tipo LF(alimentao de linha), NL(mudana de linha)e VT(tabulao vertical).

Estrutura de dados: Arquivo Sem estrutura e fluxo continuo de bytes. Registro Divido em registros e s aceita arquivo de texto.

Pgina Dividido em pginas numeradas com cabealho, que podem ser armazenadas eacessadas.

Modo de Transmisso:

Fluxo Modo padro, com fluxo continuo de bytes. O TCP se encarrega de cortar osdados em segmentos nos tamanhos apropriados.

Bloco Dados enviados em blocos com um cabealho de 3 bytes. Compactado Quando muito grandes os arquivos recebem uma compactao. A

codificao usa conhecida como run-length.

TELNET

O TELNET surgiu em meados dos anos 70, aps a necessidade de acessar remotamentesistemas computacionais da mesma forma que j se fazia presencialmente. Para realizar esseacesso o Telnet simula um terminal, baseado em texto na rede desejada. Baseado nessasimulao podemos nomear uma conexo Telnet de VTY(Terminal Virtual). Na grande maioria ossistemas operacionais trazem embutidos um cliente Telnet, mas podemos encontrar uma gamade aplicativos com a funcionalidade do protocolo. O Telnet um protocolo cliente/servidor queutiliza a porta TCP 23.Os comandos Telnet utilizam 2 bytes, o primeiro usado para efetuar a interpretao dos bytes

seguintes.

Para lidar com os sistemas heterogeneos o TELNET resolveu esse problema definindo umainterface universal, o Terminal Virtual de Rede(NVT). O procedimento de converso simples egarante a comunicao de plataformas diferentes, o cliente telnet local transforma os caracteresem para o modelo NVT e envia a rede. O servidor recebe os dados no formato NVT, e osconverte de maneira que possa realizar a leitura dos dados.

Conjunto de caracteres NVT

O NVT utiliza dois conjuntos de caracteres, um para controle e outro para dados. Todos os dos

conjuntos possui 8 bits.

Caracteres de Dados: O NVT utiliza o chamado de ASCII NVT. Que nada mais que umpadro para codificao de mensagens.Para compor o 8 bits, os 7 bits mas a direita soclassificados de ordem baixa e compe o ASCII US, o bit mas a esquerda de ordem mais alta 0.

Caracteres de Controle: Similar a explicao dos caracteres de dados, a nica mudana quedefine a comunicao de controle o bit de ordem mais alta esta setado como 1.

Tabela 2 Alguns caracteres de controle NVT

Caractere Decimal Binrio Significativo

EOF 236 11101100 Fim de arquivo


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EOR 239 11101111 Fim de registro

SE 240 11110000 Fim de subopo

NOP 241 11110001 Nenhuma operao

DM 242 11110010 Marca de dados

BRK 243 11110011 Quebra

IP 244 11110100 Interromper processo

AO 245 11110101 Cancelar sada

AYT 246 11110110 Voc esta ai?

EC 247 11110111 Apagar caractere

EL 248 11111000 Apagar linha

GA 249 11111001 Ir adiante

SB 250 11111010 Incio de subopo

WILL 251 11111011 Consentimento em habilitar opo

WONT 252 11111100 Recusa de habilitar opo

DO 253 11111101 Aprovao para pedido de opo

DONT 254 11111110 Negao de pedido de opo

IAC 255 11111111 Interpretar como controle

Como exemplo de alguns comandos podemos citar:

Are You There(AYT) permite exibio de informaes na tela.Erase Line(EL) Apaga texto da linha atual.Interrupt Process - Suspende, interrompe, pausa ou encerra conexo Telnet estabelecida.

Entre as principais desvantagens do Telnet, esta a ausncia de criptografia, o que abrepossibilidades para interceptao e entendimento dos dados trafegados. Por esse motivo comoalternativa os profissionais da rea escolhem o SSH, por proteger o login e outros servios derede envolvido.

SSH

O SSH no somente um protocolo, mas tambm uma ferramenta muito utilizada quando sebusca acessos seguros em redes de computadores. Por padro os dados enviados de um host aoutro so criptografados e descriptografados, esse processo pode ser chamado de criptografia

transparente. O SSH utiliza uma chave de segurana contendo 128 bits, que 19 quintilhes devezes mais forte que uma chave de 64 bits utilizada pelo SSL, sendo assim a quebra de umasenha seria um processo muito demorado. Na sua arquitetura de cliente/servidor possvelimplementar alguns recursos que permitem elevar a segurana de um servidor ao mximo, como


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restringir hosts por ip, definir alguns ranges de acesso e at limitar um nico usurio paraadministra o servidor. Na comunicao cliente/servidor o SSH utiliza chaves de 512 bits, o quetorna a quebra de senha praticamente impossvel. Como uma chave to complexa demandariabastante processamento durante a comunicao, o SSH utiliza um algortimo mais simplificadologo aps a fase de autenticao. Por padro o SSH se comunica atravs da porta 22, essa portapode ser alterada caso haja necessidade ou por questo de segurana. Esse protocolo j estdisponvel na verso SSH2, mas ainda possvel realizar o acesso com a verso 1 normalmente.

Por padro, o protocolo aguarda um tempo estabelecido para cada sesso de usurio com oservidor, e caso no haja uma atividade na rede ele desconectado. Esse parmetro pode seralterado a qualquer momento caso se faa necessrio fazer uma maior utilizao com intervalosde inatividade, o que acarretaria vrias desconexes. Uma ferramente muito conhecida utilizadapara Windows o Putty. Como esse protocolo possui uma segurana bastante diversificada, suautilizao tornou-se bem comum entre profissionais da rea, o que fez com que alguns protocolosde menor segurana deixassem de ser utilizados, como exemplo temos o Telnet.

HTTP

Tudo comea atravs de um simples endereo web digitado no browser, que realiza acomunicao com um servidor web atravs do protocolo HTTP. O Hypertext Transfer Protocol ousimplesmente HTTP, utilizado pelos navegadores Web para que as pessoas possam acessarcontedos espalhados nos mais diversos servidores web, por toda World Wide Web(WWW).Esses navegadores interpretam desde os textos simples ao Hypertext Markup Language(HTML),informaes adicionais que incrementam os sites so interpretadas atravs de plug-ins ou add-nos. Inicialmente esse protocolo foi desenvolvido com o intuito de publicar e resgatar pgina, hoje utilizado tambm no desenvolvimento de sistemas distribudos e colaborativos.

A comunicao entre o navegador cliente e um servidor web, tambm se baseia em mensagens,que so definidas pelo protocolo HTTP no ato dessa comunicao. Entre as mais comuns estoos trs tipos: GET, POST e PUT.

GET uma solicitao do cliente. Essa solicitao parte do navegador, para requisitar pagina aum servidor web. Quando essas requisies so enviadas ao servidor o mesmo pode responderalm de uma linha de status, um arquivo solicitado, uma mensagem de erro ou qualquer outrainformao.

POST e PUT so usados no envio de mensagens que realizam upload de dados do servidor. O

Post realiza a incluso de dados nas mensagens, enquanto o Put realiza o upload do contedopara o servidor web.

Pela possibilidade de interceptao das mensagens enviadas pelo protocolo HTTP e pela nocriptografia das informaes contidas nas paginas HTML, esse protocolo no um protocoloseguro. Para realizar essa comunicao de forma segura utiliza-se o HTTPS, que dapossibilidade de autenticao e criptografia. A porta utilizada por esse protocolo a TCP 80.

HTTPS

Com um diferencial em relao ao HTTP, o HTTPS acrescenta uma camada de segurana queutiliza o protocolo SSL/TSL. Com essa camada extra, possvel criptografar os dados trafegadosna comunicao entre o cliente e o servidor, alm de possibilitar verificao de autenticidade deambas as partes atravs de certificado digital. Para realizar essa segurana o SSL(Secure


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Sockets Layer) e o TSL(Transport Layer Security), garantem a integridade das informaes,realizando uma autenticao e uma codificao das informaes para transmisso no meio,evitando uma violao ou falsificao desses dados por interceptadores. Diferentemente doHTTP, o HTTPS utiliza a porta 443 como padro do protocolo.

SMTP

O protocolo SMTP responsvel por encaminhar os emails de sada, enviado do cliente para umservidor de email, assim como entre servidores de email. Quando nos usurios redigimos umemail, normalmente utiliza-se uma aplicao chamada de MUA(Mail User Agent), que possibilita oenvio desses emails e os coloca na caixa de entrada do destinatrio. J os servidores utilizamdois outros processos: o MTA(Mail Transfer Agent) e o MDA Mail Delivery Agent). O processo deutilizao bem simples, ambos so utilizados para encaminhar emails em situaes distintas. OMTA recebe sinalizaes de um MUA ou de outro MTA de um servidor externo. Se o email forenviado para um domnio pertencente a um mesmo servidor, ele ser encaminhado ao MDA, queentregara o email ao destinatrio, caso contrrio ser necessrio passar a informao para oMTA do servidor de destino que continuara o mesmo princpio, e assim a comunicao de emailacontece.

Figura 3 Transferncia de mensagem

O SMTP utiliza por padro a porta TCP 25, e alguns comandos para realizar etapas durante deenvio de email entre ciente e servidor. Alguns desses comandos so:

HELO realiza a identificao de processos vindos do cliente para o servidor.EHLO verso mais nova do HELOMAIL FROM identificado do remetenteRCPT TO identificador do destinatrioDATA contedo da mensagem


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Camada de Transporte - TCP / UDP

A camada de Transporte do modelo OSI relata diversas funes, as de maior significncia so arecuperao de erros e o controle de fluxos. De forma bem parecida como so implementados nomodelo OSI, os protocolos pertencentes a camada de transporte do TCP/IP, tambm se utilizados mesmos recursos. Na camada de transporte o TCP e UDP so os protocolos mais comuns

entre a pilha de protocolos TCP/IP, um orientado a conexes e outro sem conexo. Uma dasdiferenas entre esses protocolos que o TCP fornece uma gama de servios para os aplicativosenquanto o UDP no realiza. Um exemplo bem conhecido que o TCP possibilita aretransmisso e ajuda a evitar congestionamentos, enquanto o UDP no disponibiliza tal recurso.Para no desvalorizar o protocolo UDP, e assim concluirmos que ele seja o pior, podemos citarcomo exemplo o tamanho do cabealho do UDP, que requer menos bytes, acarretando umamenor sobrecarga do meio. Alguns aplicativos de VOIP e Video sobre IP, no requer umacorreo dos bytes transmitidos, por isso utilizam o UDP como protocolo padro de transmisso.

Protocolo de Controle de Transmisso(TCP)

O TCP depende do IP para o envio de dados da origem at o destino, podemos assim dizer que oTCP s realiza parte do processo de envio dos dados. Tanto o TCP quanto o UDP utiliza umconceito conhecido como Multiplexing. Esse conceito mostra como o computador pensa aoreceber dados, pois atravs desse processo que o computador distingue a qual aplicativo enviaros dados recebidos. O Multiplexing depende de um outro conceito conhecido como Socket. OSocket composto por: Endereo IP, Protocolo de Transporte e Nmero da Porta. Exemplo desocket.: (10.1.1.10,TCP,porta 53). Os nmeros de portas so designadas de diversas formas, issodepende se uma solicitao ou resposta. Os processos de um servidor tem nmero de portasfixos designado a eles, j os clientes realizam uma busca dinamicamente para cadaestabelecimento de sesso. Exemplo: Um servidor Web sempre utilizar por padro a porta 80

para se comunicar, j o cliente pode usar qualquer porta a partir da 1024. Existem trs categoriasde portas:

Portas Conhecidas (0 a 1023) Esses nmeros esto reservados para servios e aplicaes.Portas Registradas (1024 a 49151) Esses nmeros de portas so designados para processos eaplicaes de usurios.Portas Dinmicas e Privadas (49152 a 65535) Essas portas so designadas geralmente aaplicaes de clientes quando se estabelece uma comunicao

Tabela 3 Portas, Protocolos e Aplicativos.

Nmero da Porta Protocolo Aplicativo

20 TCP Dados FTP

21 TCP Controle FTP

22 TCP SSH

23 TCP Telnet

25 TCP SMTP

53 UDP,TCP DNS

67,68 UDP DHCP


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69 UDP TFTP

80 TCP HTTP

110 TCP POP3

161 UDP SNMP

443 TCP SSL

Recursos do TCP

Sistema de numerao: Embora exista a monitorao dos segmentos no existe nenhumcampo do tipo no cabealho TCP. Existem dois campos chamados de nmero desequencia e nmero de reconhecimento. O TCP numera todos os bytes que so trocados

em uma conexo. Essa numerao independente e gerada de forma aleatria entre 0 e2 elevado a 32.Nmero de sequencia: Apos realizar a numerao dos bytes atribudo o nmero de sequencia.O nmero de sequencia de cada segmento o primeiro byte.Nmero de reconhecimento: O valor do campo de reconhecimento de um segmento define onmero do prximo byte que uma parte aguarda receber. Esse nmero cumulativo.

Controle de Fluxo: Para no sobrecarregar o remetente, feito um controle de fluxo, quelimita o volume de dados enviados. a numerao de bytes que permite o melhor controledo fluxo.

Controle de Erro: Embora o TCP interprete os segmentos como unidades de dados nadeteco de erros, o controle dos erros orientado a bytes.

Controle de Congestionamento: Ao contrario do UDP levado em conta ocongestionamento gerado na rede. O volume de dados enviado para o remetente no somente controlado pelo receptor, mas controlado conforme determinao docongestionamento da rede.

Cabealho TCP

Figura 4 Cabealho TCP


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Source Port(Porta de Origem): Sesso TCP no dispositivo que abriu uma conexo,normalmente um valor aleatrio acima 1023.

Destination Port(Nmero da Porta de Destino): Identifica o protocolo de camada superiorou aplicao em local remoto.

Sequence Number(Nmero de Sequncia): Especifica o nmero do ltimo octeto em umsegmento.

Acknowledgement Number(Nmero de Reconhecimento): Especifica o octeto seguinte

esperado pelo receptor. H. Length(Comprimento do cabealho): especifica o comprimento do cabealho do

segmento em bytes. Flags: URG, ACK, PSH, RST, SYN e FIN so usados no gerenciamento de sesso e no

tratamento de segmentos. Window(Tamanho da Janela): o valor da janela dinmica, ou seja, quantos octetos

podem ser enviados antes da espera do reconhecimento. Checksum: Usado para verificao de erro no cabealho e dados. Urgent Pointer: Usado somente com um sinalizador URG(Urgente) flag. Options(Opes): Informaes opcionais.

Data(Dados): Dados da aplicao.

Protocolo de Datagrama do Usurio(UDP)

O protocolo UDP fornece algumas funes bsicas da camada de transporte. Por possuir umprocessamento em excesso(overhead) bem abaixo do TCP, ele no possui retransmisso,sequenciamento e controle de fluxo. O fato de algumas aplicaes utilizarem UDP no quer dizerque elas sejam menos confiveis, isso significa que as funes no implementadas pelo protocolona camada de transporte, podem ser alocadas em outros locais caso haja uma necessidade. OUDP oferece algumas tarefas desempenhadas pelo TCP, como a troca de dados e o mutiplexing

de dados, as vantagens so a menor utilizao de bytes de sobrecarga e um menorprocessamento.

A utilizao do protocolo UDP em uma rede convencional tem uma importncia significativa, entreos protocolos que utilizam o mesmo esto: DNS, SNMP, DHCP, RIP, TFTP e etc.

Por no ser orientado a conexo, podemos dizer que o UDP no precisa saber se algo foiestabelecido com o destino, quando se quer transferir algum dado, simplesmente ele o transfere.Esse protocolo faz a utilizao de datagramas, que conhecido como a PDU da camada deTransporte. Quando vrios datagramas so enviados a um mesmo destino eles podem se perderao longo do caminho ou chegar de forma incorreta. Por no ter como identificar e no possuir

uma tcnica de reordenao, o UDP s reagrupa os dados e deixa a tarefa de identificao paraa aplicao, caso seja necessrio.

Cabealho UDP

Figura 5 Cabealho UDP


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Source Port( Porta de Origem) / Destination Port(Porta de Destino): Recebe os nmeros deporta, com 16 bits cada, e so utilizados para entregar a PDU do protocolo ao receptor. Umaobservao a se fazer, que a porta de origem opcional, sendo assim o campo pode virzerado caso no seja informada.

Length(Comprimento): o comprimento do datagrama. Contem os octetos da PDU,cabealho e informaes do usurio.

Checksum: Embora seja opcional, ele verifica se o datagrama est correto. Essa verificaorealizada s garante a recepo dos dados e se os mesmos podem ser utilizados. Application Data: Dados da aplicao.


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Referncias

CCNA ICND2 Wendell Odom, CCIE / Editora Alta Books

CCN 4.1 Guia Completo de Estudo / Editora Visual Books

Redes de Computadores e a Internet - James F. Kurose e Keith W. Rossa

Protocolo TCP/IP - Behrouz A. Forouzan


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Materiais Especiais

Figura 1 wiki.sj.ifsc.edu.br

Figura 1.1 - http://blogs.estadao.com.br/renato-cruz/files/2008/12/verisign_01.JPG

Figura 2 Livro Forouzan, pag 521

Figura 2.1 Livro Forouzan, pag 522

Figura 3 Livro Forouzan, pag 567

Figura 4 - https://reader009.{domain}/reader009/html5/0407/5ac7ab481b48e/5ac7ab4ff055c.jpg

Figura 5 - www.ni.com
http://condor.depaul.edu/jkristof/technotes/tcp-segment-format.jpghttp://www.ni.com/white-paper/6723/pthttp://condor.depaul.edu/jkristof/technotes/tcp-segment-format.jpghttp://www.ni.com/white-paper/6723/pt

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