1
Tartalom • Szállítási réteg o Bevezető o Szállítási szolgálati primitívek o Címzés o Nyalábolás o TCP modell o TCP fejrész o TCP összeköttetés létesítés o TCP összeköttetés lebontás o TCP ablakkezelés 2
Tartalom • Szállítási réteg o TCP torlódáskezelés o TCP időzítéskezelés o UDP o UDP fejrész o UDP szolgáltatás
3
Szállítási réteg
4
Bevezető •
A szállítási réteg célja az, hogy hatékony, megbízható és gazdaságos szolgálatot nyújtson felhasználóinak, az alkalmazási rétegben futó folyamatoknak
•
Szállítási entitás (transport entity): hardver és/vagy szoftver elem, amely a munkát végzi.
•
Mi a fő különbség a hálózati és a szállítási réteg között?
•
A szállítási réteg kódja teljes egészében a felhasználók gépein fut, szemben a hálózati réteggel, ami nagyrészt a routereken, a routereket pedig a szolgáltató üzemelteti.
•
Az alkalmazások programozói egy szabványos primitívkészletre írhatják a kódot, és az így megírt programok a hálózatok széles skáláján működnek. 5
Bevezető
6
Szállítási szolgálati primitívek •
Sok alkalmazás (ezzel együtt programozó) használja a szállítási primitíveket, ezért a szállítási szolgálatnak kényelmesnek és könnyen használhatónak kell lennie
•
Minden szállítási szolgálat egyedi interfésszel rendelkezik amelyen a felhasználók hozzáférnek a szolgálathoz.
•
Primitívek pl: listen, connect, send, receive
•
TPDU (Transport Protocol Data Unit - szállítási protokoll adategység)
7
Címzés • Amikor egy alkalmazási folyamat (vagyis egy felhasználó) egy távoli alkalmazási folyamattal akar összeköttetést létrehozni, meg kell jelölnie, hogy melyik folyamattal akar kapcsolatba lépni. • Kinek kell elküldeni az egyes üzeneteket? • Külön szállítási címeket definiálunk az egyes folyamatok részére, amelyeken várhatják az összeköttetési kéréseket: portok (általános elnevezésük: TSAP Transport Service Access Point, a hálózati rétegben pedig: NSAP, az interneten ez az IP cím)
8
Címzés • Szállítási összeköttetés
9
Címzés •
Honnan tudja az 1. hoszt alkalmazási folyamata hogy pl.a pontosidőszerver az 1522 TSAP-hez csatlakozik? – Az időszerver már évek óta az 1522-es NSAP-hez csatlakozik, és ezt a hálózat minden felhasználója megtanulta – stabil TSAP – Ahelyett, hogy az összes lehetséges szerver egy jólismert TSAP-t figyelne, minden olyan gépnek van egy különleges folyamatszervere (process server), amely szolgálatokat akar felkínálni a távoli felhasználóknak. A folyamatszerver a kevésbé sűrűn használt szerverek megbízottjaként működik. – Olyan esetekben amikor a szolgáltatások a folyamatszolgáltatótól függetlenül léteznek (például egy állómányszolgáltató hardveren), hogy a felhasználó egy adott szolgáltatás nevéhez tartozó TSAP-címet megtudja, összeköttetést létesít a névszolgáltatóval (ami a jól ismert TSAP-címén várakozik). A felhasználó üzenetet küld a kért szolgáltatás nevével, mire a névszolgáltató visszaküldi annak TSAP-címét. A felhasználó ezután megszünteti az összeköttetést a névszolgáltatóval, és újat létesít a kívánt szolgáltatással. 10
Nyalábolás •
Ha például egy hoszton csak egyetlen hálózati cím áll rendelkezésre, akkor azon a gépen minden szállítási összeköttetésnek azt kell használnia. – A beérkező TPDU-kat melyik folyamatnak kell továbbítani? – feltöltési multiplexelés (upward multiplexing)
11
TCP modell •
A helyi folyamatoktól kapott felhasználói adatfolyamokat a TCP-entitás 64 KB-ot meg nem haladó méretű darabokra szedi szét
•
a gyakorlatban sokszor 1460 adatbájtos darabokra, mert így az IP- és TCP-fejrészekkel együtt is beleférnek egy Ethernet-keretbe.
•
Az egyes darabokat önálló IP-datagramokban küldi el
•
Az 1024 alatti portokat jól ismert portoknak (well-known port) hívják, és a megszokott szolgáltatások részére vannak fenntartva.
•
Az egyes hosztok a www.iana.org-on definiált jól ismert portok kivételével bárhogyan kioszthatják a portjaikat. 12
TCP modell •
A TCP-összeköttetésen nem üzenetfolyamok, hanem bájtfolyamok áramlanak
•
Amikor egy alkalmazás adatot ad át a TCP-nek, a TCP dönti el, hogy azonnal elküldi azt vagy puffereli egy ideig, hogy így nagyobb adatmennyiséget küldhessen el egyszerre.
•
Összegyűjtheti több írási utasítás adatait egyetlen szegmensbe, de egy írás adatait is eloszthatja több szegmensbe
•
Urgent data (sürgős adat) jelzéssel kapott adatot a TCP azonnal továbbítja.
•
A TCP-entitások egy csúszóablakos protokoll-változatot használnak: – nyugta: a vevő TCP-entitás visszaküld egy olyan szegmenst (adatokkal tele, ha van elküldendő adat, egyébként üresen), amelyben a következőnek várt szegmens sorszámával visszaigazolja az adást. – ha a küldő oldalon az időzítő a nyugta vétele előtt lejár, akkor a küldő újra elküldi a szegmenst 13
TCP fejrész
14
TCP összeköttetés létesítés •
Az egyik fél (szerver) passzívan várakozik a bejövő kérésekre a LISTEN és ACCEPT primitívek végrehajtásával.
•
A másik oldal, melyet kliensnek hívunk, végrehajtja a CONNECT primitívet
•
A CONNECT primitív elküld egy TCP-szegmenst SYN =1 és ACK=0 értékkel, majd választ vár
•
Amikor a szegmens megérkezik a rendeltetési helyre, az ottani TCP-entitás ellenőrzi, hogy létezik-e egy folyamat, amely a célport mezőben meghatározott porton végrehajtotta a LISTEN primitívet. Ha nem, RST=1 válasszal elutasítja az összeköttetés-kérést.
•
Ha valamilyen folyamat figyeli a megadott portot, akkor az megkapja a beérkező TCP-szegmenst, és rajta múlik, hogy elfogadja-e vagy visszautasítja az összeköttetést. Ha elfogadja, egy nyugtázó szegmenst küld vissza. 15
TCP összeköttetés létesítés
16
TCP összeköttetés lebontás •
Egy összeköttetés bontásához bármelyik fél küldhet egy FIN =1 értékű TCPszegmenst, amivel jelzi, hogy nem szándékozik több adatot küldeni.
•
Amint a FIN nyugtája megérkezik, az az irány lezárul.
•
A másik irányban azonban ettől függetlenül korlátlanul folyhat adatátvitel.
•
Amikor mindkét irányt lezárták, az összeköttetés befejeződött.
•
Az első ACK és a második FIN elhelyezhető ugyanabban a szegmensben is, így összesen csak háromra van szükség.
•
Ha egy FIN-re nem érkezik válasz két csomag-élettartamnyi idő alatt, a FIN küldője bontja az összeköttetést.
•
A másik fél végül észreveszi, hogy már senki sem figyel rá, az általa indított időzítő is lejár. 17
TCP összeköttetés lebontás
18
TCP ablakkezelés •
Az ablakkezelés nem kötődik olyan szorosan a nyugtázáshoz, mint a legtöbb adatkapcsolati protokollban.
•
Példa:
19
TCP ablakkezelés •
Amikor az ablakméret 0 bájt, a küldő normális esetben nem küldhet szegmenst, azonban van két kivétel. – a sürgős adatot továbbíthatja – a küldő elküldhet egy egybájtos szegmenst, melyben arra kéri a vevőt, hogy közölje vele a következő várt bájt sorszámát és az ablakméretet – holtpont elkerülése végett, ha véletlen ablakméretközlő szegmens elveszett
•
A küldő nem köteles azonnal továbbítani az alkalmazástól kapott adatot. A vevő sem köteles azonnal nyugtázni a beérkezett szegmenseket.
•
Amikor sok kicsi adat küldése történik, és mind külön szegmensben van, akkor nagy a pazarlás. Erre megoldás Nagle algoritmus: amikor a küldőhöz bájtonként érkezik az adat, csak az elsőt továbbítja, a többit addig puffereli, amíg az elküldött bájt nyugtája meg nem érkezik. Valós idejű alkalmazásoknál nem jó. 20
TCP torlódáskezelés •
Addig nem indít egy új csomagot a hálózatban, amíg egy régi el nem hagyja azt (tehát célba ér). A TCP az ablakméret dinamikus változtatásával próbálja ez a célt elérni.
•
Az összes TCP-algoritmus feltételezi, hogy időtúllépés torlódás miatt következik be ezért azt figyeli, hogy észlelje a torlódást.
•
Az Internet megoldása: két potenciális probléma létezik - a hálózat kapacitása és a vevő kapacitása -, melyeket külön kell kezelni. Ennek érdekében minden adó két ablakot használ: az egyik ablakot a vevő szabályozza, a másik pedig a torlódási ablak (congestion window). – A ténylegesen továbbítható bájtok száma a két ablak értékének minimuma. – A torlódási ablakot először a legnagyobb szegmens méretre állítja a küldő, majd próbálja növelni (exponenciálisan) – lassú kezdés (slow start) 21
TCP torlódáskezelés
22
TCP időzítéskezelés •
Ismétlési időzítő (retransmission timer)
Milyen hosszú ideig fusson az időzítő? A szállítási rétegben nehéz a körülfordulási időt kiszámítani. Adatkapcsolati réteg (layer 2)
Szállítási réteg (layer 4)
23
TCP időzítéskezelés •
Ismétlési időzítő (retransmission timer)
Megoldás: dinamikus algoritmus, amely a teljesítőképesség mérése alapján állandóan változtatja az időintervallumot. RTT Round Trip Time. Egy szegmens mért körülfordulási ideje: RTT
RTT i = α RTTi-1 + (1- α) rtti RTO Retransmission Timeout Jacobson algoritmus:
RTOi = RTTi-1 + 4 MDEVi-1 24
TCP időzítéskezelés • Folytatódó időzítő (persistence timer) – holtpont elkerülése végett, ha esetleg elveszik az ablakfrissítés
• Életben tartó időzítő (keepalive timer) – Amikor egy összeköttetés már régóta tétlen, az életben tartó időzítő lejár, és ennek hatására a TCP ellenőrzi, hogy partnere még mindig működik-e. Ha a távoli entitás nem válaszol, az összeköttetés befejeződik.
• Time-Wait (2MSL maximum segment lifetime) – a másik féllel való összeköttetés bontás után indítja – az összeköttetés csak lejárta után bontódik, és ezután lehet a portot újrahasználni – így biztos minden csomag vagy megérkezett vagy elutasították (nem lapol át a másik összeköttetésbe) 25
UDP • User Datagram Protocol - felhasználói datagram protokoll összeköttetés nélküli protokoll •
A folyamatok a BIND vagy más hasonló primitív használatával kapcsolódhatnak rá egy portra
• Amikor egy UDP-szegmens megérkezik, akkor az adatmezejét a szállítási entitás kézbesíti a címzett portra kapcsolódó folyamatnak. • Az UDP használatának tulajdonképpen az a legnagyobb előnye a nyers IP használatával szemben, hogy a fejrészben megtalálható a feladó és a címzett portszáma is. 26
UDP fejrész
27
UDP szolgáltatás •
Amit nem csinál: – forgalomszabályozás – hibakezelés – újraküldés rossz szegmens vétele esetén
•
Amire képes: – biztosít egy interfészt az IP-protokoll használatához – egyszerre több folyamatot képes demultiplexelni
A kliens rövid kérdései és a szerver rövid válaszai (pl. DNS Domain Name System - körzeti névkezelő rendszer) olyan terület ahol az UDP hasznos. 28
