5. Nivelul Transport

Aspecte interesante
Oferta de servicii
Modele de servicii Internet, OSI, ATM
Comunicaţii sigure printr-un canal nesigur
Interacţia cu nivelele superior şi inferior
Transfer sigur de date: aspecte de mediu
Cum se specifică un protocol?
FSM pentru rdt1.0
Un al doilea set de presupuneri despre mediu
Un al treilea set de presupuneri despre mediu
Go-Back-N ARQ
ARQ cu repetare selectivă
Erori de detecţie: checksum
Corecţia eroarei de direcţionare (Forward Error Correction): FEC
Transferul datelor. Studiu de caz: TCP
Go-Back-N ARQ
Formatul de pachet TCP
Transferul de date: XTP
Controlul traficului şi al congestiei
Scenariul controlului traficului
Două situaţii privind controlul traficului
Controlul congestiei
Managementul conexiunii: paradigme ale conexiunii
Managementul conexiunii: probleme fundamentale
Managementul conexiunii: alegerea unui unic identificator
Stabilirea conexiunii: legătura pe două căi
Legătura pe trei căi
Scenariul legăturii în TCP
Închiderea unei conexiuni
Timere pentru protocoale de transport
Timere: implementare
Întârzierile în buclă estimate
Timere: valoarea timerului de retransmisie
Timer de retransmitere TCP: algoritmul lui Jacobson
Multiplexarea şi adresarea
Studiu de caz pentru nivelul transport pentru Internet: TCP şi UDP
Implementarea UDP: codul sursă
TCP: apel setare şi închidere
Aspecte terminal-terminal pentru ATM
AAL5 Studiu de caz
Nivel transport: perspectiva

• introducere
• probleme fundamentale în reţele
• comunicarea sigură prin un canal nesigur
• controlul congestiei si al traficului
• instalarea/dezinstalarea unei conexiuni
• multiplexarea şi adresarea
• fragmentarea şi reasamblarea
• calitatea serviciului
• probleme de implementare
• studii de cazuri: TCP, UDP, ATM, XTP

Aspecte interesante

Multe probleme fundamentale importante de reţea apar aici:

• cum să comunici în siguranţă printr-un canal nesigur

• de ce/cum/când trebuie restrânsă o transmisie: controlul traficului şi al congestiei

• care sunt regulile de comunicare (şi oprire) în cazul unor mesaje pierdute, întârziate sau reordonate

• cum să lucrezi cu cantităţi mari de date: fragmentarea şi reasamblarea

• cum să garantezi performanţa în cazul unor resurse partajate statistic.

Oferta de servicii

Livrarea datelor între două gazde-terminal

Aspecte ale serviciului de transport:

• detecţia erorii şi recuperarea: erori (date pierdute sau corupte) detectate la destinatar. Corectarea erorilor detectate

• timing: timpul între date de la expeditor prezervat în cazul livrării la destinatar

• fragmentarea: prezervarea limitelor unităţii de date (de ex., "mesajul")

Modele comune pentru serviciul de transport:

• fără conexiune: datagrame, fără garanţii, detecţia opţională a erorilor, nu sunt recuperate datele eronate, fără timing

• orientate pe conexiune: recuperarea datelor eronate, fără timing

• asemănător circuitelor: prezervarea timingului, nu sunt recuperate datele eronate, detecţia opţională a erorilor.

Modele de servicii Internet, OSI, ATM

Nota: protocoale multiple pentru acelaşi serviciu:

• ATM:
• OSI:

Comunicaţii sigure printr-un canal nesigur

Scop: proiectarea unui protocol al transferului de date astfel încât:

• să existe livrări sigure de date între aplicaţiile/protocoalele nivelului superior

• să se utilizeze un nivel de reţea care este "nesigur"

Interacţia cu nivelele superior şi inferior

Nivelul superior al expeditorului: nivelul de transport invocat mai sus prin apelarea la rdt_send(data)

• rdt: transfer sigur de date

• data: de livrat la nivelul superior al destinatarului

Nivelul superior al destinatarului: nivelul de transport livrează date către nivelul superior prin apelarea deliver_data(data)

Nivelul inferior al expeditorului: apelarea la udt_send(packet) va trece pachetul în nivelul inferior

• udt: transfer nesigur de date

Nivelul inferior al destinatarului: livrează pachetul către nivelul de transport prin apelarea la rdt_rcv(packet)

Note:

• data este unitatea de date care traversează limitele

• packet este unitatea de date care traversează limita inferioară

• packet = data în cazul câtorva câmpuri suplimentare.

Transfer sigur de date: aspecte de mediu

Presupuneri privind serviciul pentru nivelul reţea:

• mediul de bază (reţea) care conectează expeditorul şi destinatarul poate avea multe legături, rutere, reţele!

Un prim set de presupuneri despre mediu:

• nu există pierderi, coruperi, sau reordonări

O primă încercare pentru un protocol (rdt1.0)

rdt_send(data)

{

make_packet(packet,data);

udt_send(packet);

}
 

rdt_rcv(packet)

{

extract(packet,data);

deliver_data(data);

}

Cum se specifică un protocol?

Cum se descrie/specifică un protocol?

• în engleză
• limbaj de programare sau pseudocod
• metode grafice: modelele Petri net şi maşini cu stare finită.

Maşina cu stare finită (finite state machine (FSM)) constă din:

• set de stări pentru fiecare entitate de protocol

  • fiecare entitate are propriul său set de stări

  • starea "înregistrează" întreaga istorie trecută relevantă a entităţii

  • răspunsul entităţii la fiecare "eveniment" din stare trebuie să fie unic definit

• set de arce etichetate directate între stări

  • reprezintă schimbările în stări

  • etichetarea arcului:

evenimentul sau acţiunea care determină tranziţia
____________________________________
acţiunea luată la tranziţie

FSM pentru rdt1.0

Un al doilea set de presupuneri despre mediu

Pachetele trimise în reţea pot fi corupte dar nu pierdute

• orice parte a pachetului poate fi coruptă

corrupt(P), notcorrupt(P) returnează T dacă pachetul este (nu este) corupt

În acest caz rdt1.0 nu mai este bun pentru noile presupuneri despre mediu, fiind necesar un nou mecanism de protocol (rdt2.0)

Protocolul rdt2.0

Întrucât rdt2.0 nu merge întotdeauna cu presupunerile considerate, a aparut un nou protocol.

Protocolul rdt2.1

Corectează unele probleme ale protocolului rdt2.0.

Protocolul rdt2.1: expeditor

Protocolul rdt2.1: destinatar

Un al treilea set de presupuneri despre mediu

Pachetele trimise către nivelul reţea pot fi pierdute (şi de asemenea corupte)

Sunt necesare noi mecanisme de protocol (rdt3.0):

Protocolul rdt3.0: expeditor

Operaţii ale rdt3.0: fără erori

Operaţii ale rdt3.0: pachete pierdute

Protocolul de bit alternant

Protocolul rdt3.0 este cunoscut ca protocolul de Bit Alternant (Alternating Bit (AB))

Opreşte şi aşteaptă ARQ

• ARQ: repetare/solicitare automată

Comunicare asemănătoare cu cea semi-duplex

Utilizarea

• timere

• numere secvenţiale

• biţi de detecţie a erorilor

Necesară pentru a oferi comunicare sigură în prezenţa unor pachete pierdute sau corupte.

Protocoale de recuperare a datelor eronate tip pipeline

Întârzieri cu un larg spectru: propagarea întârzie lungimea în funcţie de timpul de transmisie al pachetului

De ex.: pentru legătura de 1 Gbit/sec şi pachet de 1Koctet sunt necesare 8 microsecunde pentru a transmite prin fir.

• t_trans = (8Kbit/pachet)/(10**9 bit/sec) - 8 microsecunde

Utilizarea canalului: fracţiune din timpul de expediere (canal la expeditor) este ocupat cu transmisia

• U_expeditor = 0.008msec/30.016msec = 0.000266

• expeditorul este ocupat numai 0,02% din timp!

• Viteza de transmisie a expeditorului este de 266Kbit/sec chiar cu o legătură de 1G.

Protocolul (nu capacitatea canalului) restrânge performanţa.

Protocoale tip pipeline de recuperare a erorilor

Soluţia la transmisia lentă cu întârziere mare în propagare: pipeline.

Permite tranzitarea între expeditor şi destinatar a pachetelor recunoscute multiplu.

ARO, Erori | TCP, Control | Congestia | Conexiunea | Timere | Exemplu: TCP