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20092009

O Modelo de Referência TCP/IPA Camada de Transporte

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A Camada de Transporte

É o núcleo de toda a hierarquia de protocolos.

A Camada de TransporteA Camada de Transporte

Sua função é promover uma transferência de dados confiável e econômica entre a máquina de origem e a máquina de destino, independente das redes físicas em uso no momento.


Funções Principais

1. Oferecer serviços à camada de Aplicação.


2. Oferecer qualidade de serviços.



1. Serviços de Transporte


Os serviços desta camada são muito semelhantes aos da camada de Rede. Por que existem as duas?

• A camada de Rede faz parte da sub-rede de comunicações, e pode ser executada pela empresa concessionária.

• Se a concessionária não oferecer um serviço confiável, os dados recebidos devem ser tratados na camada de Transporte.

• A camada de Transporte isola as camadas superiores dos defeitos na sub-rede.



2. Qualidade de serviço


A função aqui é verificar se os parâmetros do serviço estão dentro dos limites pré-estabelecidos efetivando, ou não, a comunicação.

Alguns exemplos de parâmetros de serviços são:





Retardo no estabelecimento da conexãoÉ o tempo decorrido entre a solicitação de uma conexão e o recebimento da confirmação de que ela se estabeleceu.

Probabilidade de falha no estabelecimento da conexãoÉ a chance de que uma conexão não seja estabelecida dentro do tempo máximo de retardo pré-fixado.





ThroughputÉ o número de bytes de dados transferidos, por segundo, em cada sentido.

Retardo de trânsitoÉ o tempo decorrido entre o envio de uma mensagem pelo transmissor e sua recepção pelo receptor, em cada sentido.





Taxa de erro residualÉ o número de mensagens perdidas, ou alteradas, em relação ao número total de mensagens enviadas.

Probabilidade de falha de transferênciaÉ o número de vezes que os parâmetros anteriores não foram atingidos.





Retardo na liberação da conexãoÉ o tempo decorrido entre o início da desconexão e o recebimento de sua confirmação enviada pelo destinatário.

Probabilidade de falha de liberação da conexãoÉ o número de tentativas de liberar conexões que não se completam dentro do tempo pré-fixado.





ProteçãoEspecifica o nível de proteção desejado contra leitura ou modificação dos dados transmitidos.

PrioridadeIndica se há conexões mais importantes que outras.





ResiliênciaIndica a probabilidade de que a própria camada de Transporte encerre uma conexão devido a problemas internos ou congestionamentos.


Soquetes de Berkeley


São um conjunto de primitivas de Transporte usadas no UNIX para o TCP. Essas primitivas são amplamente usadas em programação para a Internet.




A seguir é apresentado um diagrama de estados para um esquema simples de gerenciamento de conexão. As transições são causadas pela chegada de pacotes. As linhas contínuas mostram a sequência de estados do cliente. As linhas tracejadas mostram a sequência de estados do servidor.


Soquetes de Berkeley – Diagrama de Estados


OCIOSA

ESTABELECIDA

ESTABELECIMENTO PASSIVO PENDENTE

OCIOSA

DESCONEXÃOPASSIVA PENDENTE

ESTABELECIMENTO ATIVO PENDENTE

DESCONEXÃOATIVA PENDENTE

Primitiva Connection

Request recebida

Primitiva Connect executada

Primitiva Connect executada

Primitiva Disconnection

Request recebida

Primitiva Disconnect executada

Primitiva Disconnection

recebida

Primitiva Connection

Accepted recebida

Primitiva Disconnect executada


Primitivas de Soquetes de Berkeley


Primitiva Significado

SOCKET Criar um novo ponto final de comunicação e aloca espaço de tabela para ele na entidade de transporte

BIND Anexar um endereço local a um soquete

LISTEN Anunciar a disposição para aceitar conexões; mostra o tamanho da fila

ACCEPT Bloquear o responsável pela chamada até uma tentativa de conexão ser recebida





Primitiva Significado

CONNECT Tentar estabelecer uma conexão ativamente

SEND Enviar alguns dados através da conexão

RECEIVE Receber alguns dados da conexão

CLOSE Encerrar a conexão





Exemplo de relacionamento cliente/servidor através dos soquetes de APIs para conexão em protocolo TCP.

API - Application Programming Interface





Exemplo de relacionamento cliente/servidor

através dos soquetes de APIs para conexão em protocolo UDP.



Protocolos

Diferenças entre os serviços das camadas de Enlace de Dados e de Transporte


Enlace de Dados Transporte

Dois roteadores se comunicam através de um canal físico.

Dois roteadores se comunicam através de uma sub-rede.

Cada linha de saída de um roteador já determina qual é o roteador na outra ponta.

Cada destino precisa ser endereçado.

Não há potencial para armazenamento de quadros.

Há potencial para armazenamento e deve ser administrado.

Há um número pequeno de conexões.

Há um número grande e dinamicamente variável de conexões.


Protocolos

Ambiente da camada de Enlace de Dados


• O roteador não precisa especificar com qual outro roteador deseja se comunicar, pois cada linha de saída já especifica um determinado roteador.

• O estabelecimento de uma conexão com a outra ponta do meio de comunicação é simples.

• Não há capacidade para armazenamento de dados.

Roteador RoteadorCanal físico de comunicação


Protocolos


Ambiente da camada de Transporte

Sub-rede

Roteador

Roteador

Host

Host


Protocolos


• É necessário especificar o endereço do roteador de destino.

• O estabelecimento de uma conexão não é simples.

• Há capacidade para armazenamento de dados.

Ambiente da camada de Transporte


Gerenciamento de Conexões


• Podem surgir problemas quando a rede perde, armazena e duplica pacotes.

• Para solucionar:√ Atribui-se um número sequencial a cada

conexão, através do transmissor.√ Quando a conexão se desfaz, seu número é

incluído numa tabela de conexões encerradas (no receptor).

√ Os pacotes podem ficar duplicados na tabela de pacotes recebidos, e não serem descartados.




• Problema:

√ E se ocorrer defeito no roteador e a tabela se perder?

Utiliza-se um algoritmo para eliminar pacotes muito antigos na sub-rede, e que ainda estejam circulando até um tempo de permanência máximo pré-estabelecido.




O tempo de vida de um pacote na sub-rede pode ser restringido através de uma das seguintes técnicas:

A. Restringindo-se o projeto da sub-rede, evitando que um pacote entre em loop, associado a algum método para limitar o retardo devido a congestionamentos.





B. Adotando um contador de hops em cada pacote:

• Incrementar o contador de hops cada vez que o pacote passar por um roteador intermediário da rede.

• A camada de Enlace de Dados descarta qualquer pacote com o contador superior ao um certo valor pré-determinado.





C. Adotando um timestamp em cada pacote:

• Isto exige que os relógios dos roteadores estejam sincronizados.

• Todos os pacotes gerados anteriormente a um determinado horário são descartados pelos roteadores.


Gerenciamento de Desconexões


Uma desconexão pode ocorrer causada por mais de um motivo:

A. Um usuário solicita a desconexão e o outro a aceita.

B. Os dois usuários solicitam a desconexão simultaneamente.

C. A camada de Transporte desiste de manter a conexão e a desfaz.

D. Quando um usuário solicita uma desconexão e, antes de receber a indicação de que ela foi aceita, a camada de Transporte a desfaz.




Todas as formas de desconexão mencionadas estão sujeitas a perda de dados, e o protocolo de encerramento de conexões deve tratar isto.

• Encerramento Assimétrico

• Encerramento Simétrico




Representa o funcionamento do sistema telefônico, ou seja, quando um dos interlocutores desliga, a conexão é interrompida.

O encerramento assimétrico é abrupto e pode resultar na perda de dados.

Encerramento Assimétrico




Neste caso a conexão é tratada como duas conexões unidirecionais isoladas, e exige que cada uma seja encerrada separadamente.

Caso isso ocorra, um host pode continuar a receber dados mesmo depois de ter solicitado uma desconexão.

Este tipo de encerramento é indicado quando cada processo tem uma quantidade fixa de dados a enviar e sabe, com clareza, quando terminou de enviá-los.

Encerramento Simétrico


O Cabeçalho de Segmento do TCP


32 bits

Porta de origem Porta de destino

Número sequencial

Número do próximo byte aguardado

Compr. do cabeçalho

6 bits não utilizados

Tamanho da janelaURG

ACK

RST

SYN

FIN

PSH

Soma de verificação Ponteiro urgente

Dados Opcionais


URG (Urgent Pointer) = 1

• É utilizado para indicar um deslocamento de bytes a partir do número de sequência atual em que os dados urgentes devem ser encontrados.


ACK (Acknowledgement) = 0

• Indica que o segmento não contém uma confirmação.


PSH (Push) = 1

• O receptor é solicitado a entregar os dados à aplicação mediante sua chegada, em vez de armazená-los até que um buffer completo tenha sido recebido (o que ele poderia fazer para manter a eficiência).




RST (Restart) = 1

• Indica a necessidade de reinicializar uma conexão que tenha ficado confusa devido a uma falha no host ou por qualquer outra razão.

• Este campo também é utilizado para rejeitar um segmento inválido ou para recusar uma tentativa de conexão.

• Em geral, se este bit estiver ativado indica que há algum problema na conexão.


SYN (Synchronism) = 1

• É utilizado para estabelecer conexões. A solicitação de conexão tem SYN = 1 e ACK = 0 para indicar que o campo de confirmação de piggyback não está sendo utilizado.

• A resposta contém uma confirmação e, portanto, tem SYN = 1 e ACK = 1.


FIN (Final) = 1

• Indica o encerramento de uma conexão.


Tamanho da Janela

• Indica quantos bytes podem ser enviados a partir do byte confirmado.

• Um campo zerado é válido e informa que todos os bytes até o próximo byte aguardado (inclusive) foram recebidos, mas que o receptor precisa de um “descanso” no momento.

• A permissão para retomar a transmissão dos dados pode ser enviada mais tarde com o mesmo próximo byte aguardado e com o campo Tamanho da Janela diferente de zero.



Ponteiro Urgente

• Indica o deslocamento de bytes em que os dados urgentes devem ser encontrados


Campo Opcional

• Foi projetado como uma forma de oferecer recursos extras, ou seja, recursos que não foram previstos pelo cabeçalho comum.


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