Nível de Transporte Portas, Protocolos UDP e TCP

Transcrição

1 Departamento de Ciência da Computação - UFF Disciplina: Nível de Transporte Portas, Protocolos UDP e TCP Profa. Débora Christina Muchaluat Saade debora@midiacom.uff.br

2 Nível de Transporte 3

3 Camada de Transporte Aplicação Apresentação Sessão Transporte Host A Aplicação Apresentação Sessão Transporte comunicação fim-a-fim Host B Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Rede Rede Rede Rede Enlace Físico Enlace Físico Enlace Físico Enlace Físico Enlace Físico 5

4 Camada de Transporte Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico Fornece meios para estabelecer, manter e liberar conexões de transporte no serviço orientado à conexão Transporte de unidades de dados do serviço de transporte (SDUs ou mensagens) Segmentação e blocagem Detecção e correção de erros fim a fim Sequenciação Controle do fluxo de dados nas conexões de transporte Multiplexação ou splitting 6

5 Services Provided to the Upper Layers The network, transport, and application layers. 7

6 Transport Service Primitives (2) The nesting of TPDUs, packets, and frames. 8

7 Addressing TSAPs, NSAPs and transport connections. 10

8 Endereçamento Associação do T-SAP ao SAP de rede endereço hierárquico O endereço do SAP de rede pode ser um campo do endereço do SAP de transporte Endereço horizontal Servidor de nomes 11

9 Estabelecimento de Conexão Indevida PC(1) PC(2) Timeout PC(2) CC(2) D(1) D(2) CC(2) D(2) PC(1) CC(1) CC(1) D(1) PC - Pedido de Conexão CC - Confirmação da Conexão D - Dados E1 E2 17

10 Estabelecimento de Conexões Utilizando Three-way Handshake PC(a) PC(a) CC(b,a) CC(b,a) D(a,b) E1 D(a,b) E2 PC(i) = Pedido de conexão (seq=i) CC(j,i) = Confirmação de conexão (seq=j, ack=i) D(i,j) = Dados (seq=i, ack=j) 18

11 Estabelecimento de Conexões Utilizando Three-way Handshake PC(a) PC(b) Timeout PC(b) CC(c,b) D(b,c) D(b,c) CC(c,b) D(b,c) PC(a) CC(k,a) R(k) CC(k,a) D(b,c) R(j) = Rejeita conexão (ack=j) E1 E2 R(k) 19

12 Protocolos de Transporte Mesmas técnicas do nível de enlace agora aplicadas fim-a-fim Controle de Fluxo Stop-and-Wait Sliding Windows Controle de Erro ARQ Automatic Repeat Request Selective Repeat Go Back N 22

13 Nível de Transporte na Arquitetura TCP/IP Portas 32

14 Identificação do destinatário final AP1 AP2 Em geral, uma aplicação é o destinatário final de uma mensagem Dados encapsulados pelo datagrama IP Inter-rede Int. de adaptação Intra-rede Protocolo IP não possui um mecanismo próprio para endereçar mais de uma aplicação destino na mesma máquina IP oferece um único SAP de rede Solução: uma aplicação só acessa a rede via camada de transporte 33

15 Camada de Transporte Aplicação TCP Transporte UDP Função básica: multiplexação/ demultiplexação Inter-rede 35

16 Multiplexação e Demultiplexação Aplicação 1 Aplicação 2 Porta 126 Porta 34 Porta 22 TCP/UDP IP 36

17 Identificação do destinatário final Utilizar um esquema próprio para a camada de transporte e independente dos SOs Camada de transporte fornece às aplicações um conjunto de portas que dão acesso ao SC provido pelo IP Aplicação origem deve conhecer end. IP do host onde está a aplicação destino e porta a qual a aplicação está ligada (End. IP, Porta) em TCP/IP T-SAP no OSI 37

18 Endereçamento hierárquico em TCP/IP apl apl apl H H H Rede A Aplicações Distribuídas Inter-rede G Rede C H Rede B H H apl apl apl H H apl apl apl 38

19 Portas Identificadores numéricos de 16 bits (0 a 65535) Antes de utilizar o UDP ou TCP, a aplicação deve se associar a um número de porta (bind) Identificação (End. IP, Porta) é comumente chamada de socket Berkeley sockets (Unix) e Winsock (Windows): APIs que possibilitam a criação e uso de sockets em uma aplicação UDP ou TCP 39

20 Protocolos de Transporte Serviço sem conexão não confiável Protocolo UDP Serviço orientado a conexão confiável Protocolo TCP 40

21 Protocolo UDP 41

22 Protocolo UDP (User Datagram Protocol) Fornece serviço sem conexão fim-a-fim não confiável utilizando os serviços do protocolo IP diretamente Permite a multiplexação/demultiplexação do SAP IP entre várias aplicações por meio de portas Ideal para aplicações que não precisam de conexão Menor tráfego e mais eficiência 42

23 Formato da mensagem UDP Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 UDP SOURCE PORT UDP MESSAGE LENGTH DATA... UDP DESTINATION PORT UDP CHECKSUM 43

24 Multiplexação e demultiplexação UDP Aplicação 1 Aplicação 2 Porta 126 Porta 34 Porta 22 UDP IP Em um mesmo host, duas aplicações distintas podem usar a mesma porta (em tempos diferentes) Portas UDP Filas de mensagens Se a fila correspondente à porta estiver cheia, a mensagem UDP é descartada Se uma mensagem UDP for endereçada a uma porta não utilizada no momento, a mesma é descartada e é gerada uma mensagem ICMP Port Unreachable 46

25 Uso de portas UDP Aplicações devem entrar em acordo quanto às portas a serem utilizadas Abordagem 1: Números bem-conhecidos para serviços, atribuídos pela IANA Portas < 1024 (Well-Known Ports - WKPs) Geralmente utilizada por servidores Exemplos: 53 DNS Server 69 TFTP 67/68 DHCP Server/Client Abordagem 2: Alocação dinâmica de portas (em geral, controlada de forma aleatória pelo SO) 47

26 Protocolo TCP 48

27 Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) Multiplexação do SAP IP por meio de portas Serviço orientado a conexão (circuito virtual) e confiável Sequenciação Controle de fluxo e erro fim-a-fim Transmissão de fluxos de bits Menor unidade de transmissão: octeto Desassociação da qtd. de dados enviados pela aplicação Segmentação e blocagem Conexão full-duplex Fluxos independentes nas duas direções 50

28 Multiplexação e demultiplexação TCP Porta 22 Porta 2340 TCP Conexão = ( ,22) + ( ,2340) TCP IP Para o TCP, não basta associar uma porta a uma aplicação. É necessário o estabelecimento de uma conexão entre a aplicação origem e a aplicação destino Uma conexão é identificada por um par de sockets Uma porta pode ser compartilhada entre várias conexões em um mesmo host simultaneamente Inter-rede Host Host IP 52

29 Estabelecimento de conexões Quem inicia o estabelecimento da conexão? Aplicação ativa X Aplicação passiva Estabelece conexão (ativa) Espera conexão (passiva) Bind c/ porta ORIG Requisição de estabelecimento Resposta de requisição Bind c/ porta DEST Após o estabelecimento da conexão, as aplicações podem transmitir fluxos de dados entre si, independentemente da passividade ou atividade das mesmas durante o estabelecimento 53

30 Uso de portas TCP Bind da aplicação ativa: alocação dinâmica de portas Bind da aplicação passiva: Well-Known Ports Exemplos: 20 FTP-DATA 79 Finger 21 FTP Control 80 HTTP 23 Telnet 110 POP3 25 SMTP 161 SNMP 53 DNS Server 443 HTTPS 54

31 Segmentação e blocagem no transmissor Fluxo de bits original Aplicação Transmissora Padrão gerado pela escrita da aplicação Segmentos TCP enviados Porta 126 TCP IP Em geral, o tamanho máx. de um segmento TCP corresponde a um datagrama IP que não sofra fragmentação na origem. Isso não significa que os segmentos relativos a uma conexão precisem ter sempre o mesmo tamanho. 55

32 Segmentação e blocagem no receptor Fluxo de bits original Aplicação Receptora Padrão gerado pela leitura da aplicação Segmentos TCP recebidos Porta 126 TCP IP Aplicação receptora recebe os bits do fluxo original na mesma ordem em que foram enviados pela aplicação transmissora 56

33 Formato do segmento TCP Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 TCP SOURCE PORT TCP DESTINATION PORT SEQUENCE NUMBER ACKNOWLEDGEMENT NUMBER HLEN RESERVED CODE BITS WINDOW CHECKSUM URGENT POINTER OPTIONS (IF ANY) PADDING DATA (IF ANY)... 58

34 Sequenciação, controle de erro e de fluxo Controle de segmentos perdidos, recebidos fora de ordem ou duplicados Cada segmento possui um número de seqüência Detecção de erros Checksum (em caso de erro, segmento é descartado) Reconhecimento de segmentos Correção de erros (por perda ou descarte) Retransmissão de segmentos não reconhecidos Controle de fluxo Mecanismo de janelas deslizantes (Sliding Windows) 60