Studiu de caz pentru nivelul transport pentru Internet: TCP şi UDP

UDP: servciu de datagramă

• orientat pe mesaj, un timp transmite apoi prezervă limitele mesajului

• nesigur

• fără retransmisie

• detecţie de eroare folosind verificarea sumei pe Internet peste pachetul UDP şi 3 câmpuri de headere IP (lungimea adresei şi IP)

• fără controlul traficului sau al congestiei

• fără ordonare

Implementarea UDP: codul sursă

Implementarea Linux a UDP partea de transmisie

 
/* udp_send called from above, as result of sendto system call */
static int udp_send(struct sock *sk, struct sockaddr_in *sin,
	 unsigned char *from, int len, int rt)
{
	struct sk_buff *skb;
	struct device *dev;
	struct udphdr *uh;
	unsigned char *buff;
	unsigned long saddr;
	int size, tmp;
	int ttl;
  
	/* Allocate an sk_buff copy of the packet. */
	size = sk->prot->max_header + len;
	skb = sock_alloc_send_skb(sk, size, 0, &tmp);
	if (skb == NULL) 
		return tmp;

	skb->sk       = NULL;	/* 
to avoid changing sk->saddr */
	skb->free     = 1;
	skb->localroute = sk->localroute|(rt&MSG_DONTROUTE);

	/*Now build the IP and MAC header. */
	 
	buff = skb->data;
	saddr = sk->saddr;
	dev = NULL;
	ttl = sk->ip_ttl;

	tmp = sk->prot->build_header(skb, 
saddr, sin->sin_addr.s_addr,
			&dev, IPPROTO_UDP, sk->opt, 
skb->mem_len,sk->ip_tos,ttl);
	skb->sk=sk;	/* So memory is freed correctly */
	/*Unable to put a header on the packet. */
	 		    
	if (tmp < 0 ) 
	{
		sk->prot->wfree(sk, skb->
mem_addr, skb->mem_len);
		return(tmp);
  	}
  
	buff += tmp;
	saddr = skb->saddr; /*dev->pa_addr;*/
	skb->len = tmp + sizeof(struct udphdr) + 
len;	/* len + UDP + IP + MAC */
	skb->dev = dev;
	
	/*Fill in the UDP header.  */
	 
	uh = (struct udphdr *) buff;
	uh->len = htons(len + sizeof(struct udphdr));
	uh->source = sk->dummy_th.source;
	uh->dest = sin->sin_port;
	buff = (unsigned char *) (uh + 1);

	/*Copy the user data.  */
	memcpy_fromfs(buff, from, len);

  	/*Set up the UDP checksum.  */
	udp_send_check(uh, saddr, sin->sin_addr.s_addr,
 skb->len - tmp, sk);

	/* Send the datagram to the interface.  */
             udp_statistics.UdpOutDatagrams++;
	sk->prot->queue_xmit(sk, dev, skb, 1);
	return(len);
}

TCP: apel setare şi închidere

Legătură pe trei căi pentru setarea conexiunii.

Închiderea conexiunii:

• Fiecare parte din TCP trebuie să determine închiderea alteia

TCP: transfer de date

Orientat pe flux (flux de byte fără limitări de mesaj)

Verificarea sumei pe Internet ca în UDP

Când trebuie să se transmită în TCP?

• RFC spune "oricând"

• fereastra de control al traficului şi al congestiei restricţionează transmiterea

• operaţiile interactive: ecoul caracterului în telnet

  • header de 40 byte + un byte pentru încărcare

  • algoritmul  lui Nagle: cu un singur caracter la intrare, se buferează caracterele până când se obţine recunoaşterea pentru ultimul batch de caractere transmis

  • reţea rapidă necongestionată: nu interesează suprahead-ul (overhead), pe când în reţeaua lentă se buferează caracterele pentru a salva suprahead-ul.

La destinatar:

• recunoaştere cumulativă

• RFC nu spune când să se facă recunoaşterea

• pentru pachetele care nu sunt în ordine, TCP nu specifică acţiunea

  • de obicei se buferează şi se recunoaşte ultimul pachet în ordine

• recunoaşterea poate să nu fie generată imediat

  • se speră în returnarea datelor în direcţie inversă

  • se speră ca la sosirea celui de al doilea pachet, să fie recunoscute amândouă pe loc

TCP: retransmiterea rapidă cu recunoaştere cumulativă

Retransmitere rapidă după recepţia a trei recunoaşteri (N) în timp ce se aşteaptă pentru recunoaşterea (N+1)

• Se retransmite N fără aşteptare (N a fost ca şi pierdut)

Exemplu:

• retransmiterea rapidă a lui 3

• recunoaşterea cumulativă a lui 6

Formatul pachetului TCP

Despre multe din câmpurile de pachete am vorbit deja.

Câmpuri despre care nu s-a vorbit:

• lungimea: lungimea headerului (ariabilă, datorită opţiunilor)

• URG: dacă se setează, pointerul urgent indică datele "urgente"

• PSH: TCP trebuie să împingă aceste date către destinatar cât mai curând posibil. Se foloseşte sau se poate folosi adesea.

• opţiuni: pot fi folosite pentru a controla tactul, sau informaţii despre mărimea maximă a segmentului.

Ferestre şi timere TCP

Estimarea RTT se bazează pe întârzierile măsurate ale recunoaşterii.

Timere de retransmitere

• algoritm vechi: 2*RTT

• algoritm nou: RTT +4*factorul de variaţie

Controlul traficului cu ajutorul ferestrei:

• destinatarul avertizează asupra spaţiului buferului la expeditor

Controlul congestiei cu ajutorul ferestrei:

• start lent

• creşte mult mai încet

Aspecte terminal-terminal pentru ATM

Nivelul de adaptare ATM (ATM adaptation layer (AAL)) permite funcţionarea terminal-sistem în reţelele ATM

• diferite AAL oferă servicii diferite nivelelor superioare

• funcţionalitate comună:

  • fragmentarea şi reasamblarea: spargerea unităţilor de date la nivel de aplicaţie în fragmente de 48 byte pentru nivelul de reţea ATM

  • detectează erorile, dar nu le corectează

AAL1:

• pentru timp real, aplicaţiile la viteze de bit constant precum audio necomprimat, video

• prezervă timingul în cazul terminal-terminal

AAL2: nefuncţional

AAL3/4 şi AAL5

• transportul de date pentru datele sensibile la eroare şi care nu sunt în timp real

• mod mesaj (prezervă limitările mesajului) şi mod flux.

AAL5 Studiu de caz

Seamănă mult cu UDP

Va detecta erori dar nu le va retransmite

Formatul pachetului:

• data: până la 65K bytes per mesaj AAL5

• UU: câmp utilizator (nivel superior) nefolosit de AAL. utilizări posibile sunt numerele secvenţiale şi/sau multiplexarea

• lungimea: lungimea datelor

• CRC: verificarea redundanţei ciclice (cyclic redundancy check): detecţie de erori mai puternică decât verificarea sumei pe Internet (checksum). Erorile detectate (semnalate către nivelul superior) dar necorectate.

Nivel transport: perspectiva

Cerinţele noilor aplicaţii impun noi mecanisme pentru nivelul de transport.

Se caută alăturarea unui set specific de funcţionalităţi cu un protocol monolitic cum este TCP, pentru a permite protocoale flexibile în cazul blocurilor de construcţie mai mici.

Inter-reţele: când se traversează mai multe reţele, cel mai de jos nivel de serviciu este minimal. Este necesară funcţionalitatea nivelelor de transport bogate.