Endereços de transporte TPDU. Nível de Rede Endereço de rede. Figura 1. Entidade de transporte

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1 24 A CAMADA DE TRANSPORTE! O nível de transporte é o coração da pilha de protocolos Sua tarefa é prover transporte confiável e eficiente de dados de uma máquina origem para uma máquina destino, independente da (ou das) rede física existente! O hardware e software no nível de transporte que desempenha essa função é chamado de entidade de transporte, podendo se localizar no núcleo do sistema operacional, em um processo separado ou mesmo na placa de interface de rede Máquina 1 Nível de Superior Endereços de transporte Máquina 2 Nível de Superior Entidade de Transporte TPDU Entidade de Transporte Nível de Rede Endereço de rede Nível de Rede Figura 1 Entidade de transporte UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 1! O nível de transporte, de modo semelhante ao nível de rede, oferece o serviço com e sem Por esse fato, levanta-se a questão: Por que existir o nível de transporte?! A resposta é sutil, mas crucial O nível de rede é parte da subrede de comunicação e é implementado (pelo menos em MANs e WANs) pelas operadoras de telecomunicação O que ocorre se o nível de rede oferece serviço orientado à, mas não confiável? Se ele perde pacotes com freqüência? Se os roteadores envolvidos entram em pane com alguma freqüência?! Problemas ocorrem na subrede de comunicação, sobre a qual os usuários finais não têm controle total A solução do problema é colocar mais um nível sobre o nível de rede (o nível de transporte!) para melhorar a qualidade do serviço (Quality of Service QoS)! QoS de transporte pode permitir ao usuário especificar valores desejáveis, aceitáveis e mínimos para vários parâmetros na hora da abertura de uma (quando se usa o serviço com ) UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 2

2 ! Os principais parâmetros de QoS são descritos na tabela a seguir QoS Comentário Atraso no estabelecimento Quanto menor, melhor de Probabilidade de falha no Quanto menor, melhor estabelecimento de Taxa de transferência Quantidade de bytes transportados por segundo (nos dois sentidos) Atraso de trânsito Quanto leva para chegar no nível de transporte da máquina destino (nos dois sentidos) Taxa de erro residual Relação da quantidade de dados perdidos pela quantidade de dados transportados Em tese deveria ser zero, mas na prática pode ter algum valor pequeno Proteção Proteção contra interceptação e/ou adulteração dos dados transportados Flexibilidade (Elasticidade) Probabilidade do próprio nível de transporte encerrar uma devido à problemas internos e/ou de congestionamento UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág Primitivas de Transporte! Fundamentalmente, o nível de transporte (nas várias arquiteturas de rede) oferece as primitivas mostradas na tabela a seguir Primitiva TPDU Enviado Significado LISTEN (nenhum) Bloqueia até algum usuário tentar uma CONNECT abertura de Usuário tentando estabelecer SEND dados envio de informação RECEIVE (nenhum) bloqueia até a chegada de um TPDU de dados DISCONNECT fechamento de Usuário encerrando UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 4

3 ! Para se ter uma idéia de funcionamento, considere uma aplicação de rede com um programa servidor e vários programas clientes (pex, o IRC) As primitivas usadas por cada elemento envolvido na comunicação seriam: De início, o servidor executa um LISTEN (chamando uma rotina de biblioteca que faz uma chamada ao sistema operacional que bloqueia o programa servidor) para ficar aguardando solicitações de abertura de feitas por clientes; Um cliente, desejando "falar" com o servidor, executa um CONNECT, sendo bloqueado até obter uma resposta do servidor (ou até esgotar um rizador); O servidor recebe o pedido de abertura de, responde confirmando, e libera o fluxo de comunicação com o cliente; Cliente e servidor trocam dados entre si com chamadas a SEND e RECEIVE; O cliente encerra a com DISCONNECT; O servidor aceita a des e continua a aguardar pedidos de abertura de UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág Elementos de Protocolos de Transporte! A camada de transporte guarda algumas semelhanças com a camada de enlace de dados: Controle de erro; Controle de sequenciamento; Controle de fluxo! Apresenta, porém, algumas diferenças importantes: Endereçamento de aplicação (processos) no emissor e receptor; Abertura/ mento de mais elaborado com tratamento de dados "em trânsito" na subrede; Armazenamento rário de segmentos no emissor e receptor; Grande quantidade de conexões simultâneas, necessitando de maior controle de fluxo UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 6

4 Endereçamento de aplicação ao nível de transporte! Como um programa cliente que deseja abrir uma com um programa servidor identifica de forma única o servidor? Como o próprio cliente se identifica para o servidor?! Normalmente são usados endereços de transporte, a partir dos quais os servidores ficam aguardando ("escutando") pedidos de abertura de São os chamados Pontos de Acesso do Serviço de Transport (Transporte Service Access Point TSAP), que são análogos aos Pontos de Acesso do Serviço de Rede (Network Service Access Point NSAP)! Em muitas arquiteturas de rede, endereços de transporte são números inteiros (padronizados em uma dada arquitetura) que identificam programas servidores e programas clientes em máquinas da rede! A figura a seguir ilustra a utilização desses endereços de transporte UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 7 Máquina 1 Aplicação Cliente TSAP 6 NSAP Conexão de transporte começa aqui Conexão de rede começa aqui Nível de Aplicação Nível de Transporte Nível de Rede Nível de Enlace Nível Físico Máquina 2 Aplicação Servidor TSAP 122 NSAP Figura 2 Endereçamento de programas (TSAPs) e máquinas (NSAPs) UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 8

5 Estabelecimento de Conexão! Teoricamente simples: Origem envia solicitação (TPDU) de abertura de (CONNECT REQUEST - CR) Destino recebe CR e envia resposta favorável (ACCEPT ACK) ou desfavorável (REJECT) Origem inicia transmissão se recebe ACCEPT ACK! O problema é que solicitações ou respostas podem se perder (ou serem duplicadas) no caminho: Pode haver duplicação de solicitação quando uma confirmação demora muito a chegar A subrede pode reter um pacote por um relativamente longo, gerando instabilidades! Como resolver o problema? Usando um mecanismo Conhecido por Threeway Handshake (ou Aperto de mão em três vias) UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 9 CR(seq=X) ACK(seq=Y, ack=x) DATA(seq=X, ack=y) Figura 3 Threeway handshake! Theeway Handshake em situação normal envia CONNECT com número de sequência X envia ACK com sequência Y, e reconhecendo sequência X recebe ACK e inicia envio de dados (DATA) com sequência X, reconhecendo sequência Y UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 10

6 CR duplicado CR(seq=X) ACK(seq=Y, ack=x) REJECT( ack=y) Figura 4 Threeway Handshake com duplicação de CR! Threeway Handshake com duplicação de CR recebe CR duplicado, ignora a segunda ocorrência porque a já foi aberta e reenvia ACK recebe ACK, ignora porque a já foi aberta e envia REJECT recebe REJECT e fica sabendo que a também já está aberta no emissor (cai na real, descobrindo que foi enganado por um CR duplo) UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 11 mento de Conexão! Não é tão simples quanto possa parecer Pode ser: Assimétrico, quando emissor ou receptor fecha a e a comunicação física é interrompida (como no sistema telefônico) Simétrico, quando a comunicação é vista como duas conexões unidirecionais e o emissor e o receptor devem ser liberados separadamente! Problema dos dois exércitos Como sincronizar os ataques da tropa A com a tropa B, para vencer a tropa C, sendo que A e B juntas vencem a tropa C, mas A e B isoladas perdem da tropa C? UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 12

7 Tropa A Tropa B Tropa C Figura 5 Problema dos dois exércitos! Se cada tropa esperar a confirmação do parceiro, nunca se fará nada! Com rede é bem mais fácil, usando-se técnicas de retransmissão rizada e des rizada, como mostrado nas figuras a seguir UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 13 Envia Envia ACK ACK Envia Figura 6 mento normal de UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 14

8 Envia Envia ACK ACK Envia -relógio toca Figura 7 mento de com perda de ACK UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 15 Envia Envia -relógio toca Envia Envia Envia ACK ACK Figura 8 mento de com perda de resposta UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 16

9 Envia -relógio toca Envia -relógio toca N-ésima vez Envia -relógio toca Figura 9 mento de com perda de resposta e seguintes UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 17 Controle de Fluxo e Armazenamento Temporário! Controle de fluxo é facilmente resolvido com o uso de protocolos de janela deslizante (slide window), como o visto na camada de enlace Quando um emissor não pode (ou não quer) receber mais segmentos do receptor, envia para o mesmo uma mensagem definindo tamanho 0 (zero) para a janela deslizante de recepção Posteriormente, envia mensagem de controle indicando um novo N para o reinicio da transmissão emissor " receptor Basta ter bits para window size no TPDU UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 18

10 ! Armazenamento rário é necessário porque durante a transmissão de uma mensagem dividida em vários segmentos, a camada de transporte guardar os segmentos enviados e ainda não confirmados (ACK) pelo receptor, para poder fazer eventuais retransmissões! É preciso haver área de armazenamento rários para diversos segmentos de diversas conexões em andamento! A gerência dessa área de armazenamento pode ser feita de várias formas, sendo bastante comum a utilização de listas encadeadas com elementos de tamanho fixo ou variável e listas circulares! Esse armazenamento rário é necessário para o emissor e para o receptor (que deve armazenar segmentos até poder recompor a mensagem original e entrega-lá para as camadas superiores) UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 19 (a) Lista encadeada com blocos de tamanho fixo (b) Lista encadeada com blocos de tamanho variável (c) Lista encadeada circular com blocos de tamanho variável Espaço livre Figura 10 Gerência de armazenamento rário UFPB / CCT / DSC / PSN, 2001 * Parte 2: Arquitetura - Camada de Transporte * Pág 20