UDP. Livello di Trasporto. Demultiplexing dei Messaggi. Esempio di Demultiplexing

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1 a.a. 2002/03 Livello di Trasporto UDP Descrive la comunicazione tra due dispositivi Fornisce un meccanismo per il trasferimento di dati tra sistemi terminali (end user) Prof. Vincenzo Auletta Garantisce (eventualmente) consegna affidabile dei dati corretto ordinamento dei pacchetti Università degli studi di Salerno Laurea e Diploma in Informatica 2 Demultiplexing dei Messaggi Esempio di Demultiplexing 3 Il livello IP trasporta datagram tra due host La comunicazione avviene tra due processi in esecuzione sui due host Tutti i moderni computer supportano il multitasking Più processi in esecuzione contemporaneamente Come distinguere il processo a cui è diretto il datagram? I processi vengono identificati tramite il concetto di porta 4

2 Transport Layer in TCP/IP Due protocolli di trasporto alternativi Realizzano funzionalità comuni a tutti gli applicativi Forniscono un servizio di trasmissione dati tra due entità di livello Application Possono operare simultaneamente con molti applicativi diversi, tramite il concetto di porta TCP e UDP TCP (Transmission Control Protocol) garantisce un flusso affidabile di dati tra due host spezzetta i dati in segmenti della taglia appropriata gestisce acknowledgement dei segmenti controllo del flusso UDP (User Datagram Protocol) spedisce datagram tra i due host Porte TCP e UDP TCP e UDP identificano le applicazioni mediante numeri di porta a 16 bit Ogni messaggio contiene nell header il numero di porta dell applicazione a cui è diretto Ad ogni porta è associata una coda di messaggi Un messaggio con numero di porta x viene passato al processo collegato alla porta x Sistemi UNIX hanno il concetto di porta riservata (well known port) porte con numero da 1 a 1023 possono essere usate solo da processi con privilegi di superuser (e.g. rlogin) 8 Comunicazione tra Livelli di Trasporto e di Applicazione Il sistema operativo assegna ad ogni applicazione una porta Il protocollo di trasporto copia un messaggio diretto alla porta x nella coda corrispondente Entità di trasporto e di applicazione sono indipendenti una dall altra Il trasporto non conosce l applicazione associata alla porta Non deve attendere che l applicazione legga il messaggio

3 9 Assegnazione dei Numeri di Porta Il sistema operativo assegna una porta ad un processo se questo ne richiede una L assegnazione può essere fatta su base statica o universale su base dinamica TCP/IP utilizza un sistema ibrido Fino a 1023 assegnate staticamente Rimanenti porte assegnate dinamicamente 10 Well Known Port Gli applicativi principali hanno una Well Known Port Su ogni host questi applicativi hanno sempre lo stesso numero di porta Se si vuole comunicare con questo applicativo si sa quale porta contattare Ad esempio: Telnet è associato alla porta 23 di TCP Talk utilizza la porta 517 di UDP HTTP utilizza la porta 80 di TCP Caratteristiche di UDP Incapsulamento di UDP in IP semplice datagram-oriented Non connesso e inaffidabile Stesso servizio fornito da IP Utilizzato da applicazioni che mirano soprattutto all efficienza (es. DNS) protocollo dello strato di trasporto Aggiunge ad IP la possibilità di specificare le porte dei processi sorgente e destinazione IP header 20 byte UDP header 8 byte UDP data IP data 11 12

4 Formato dei Datagram UDP Campi dell Header UDP: Indirizzi delle Porte 13 Numero di porta della sorgente (16 bit) Numero di porta della destinazione (16 bit) Checksum (16 bit) Lunghezza del messaggio (16 bit) campo dati può essere anche vuoto UDP source port UDP message length data UDP destination port UDP checksum 14 UDP source port contiene il numero di porta di protocollo del processo mittente è facoltativa usata per comunicare al processo destinazione il numero di porta cui rispondere UDP destination port contiene il numero di porta di protocollo del processo destinazione Il mittente deve conoscere la porta del destinatario Altri campi dell Header UDP Calcolo del Checksum 15 Lunghezza del messaggio numero totale in ottetti del datagram UDP Checksum Campo di 16 bit calcolato su tutto il messaggio + pseudoheader Il calcolo del checksum è facoltativo se la sorgente non lo ha calcolato scrive 0 nell header 16 Utilizza la rappresentazione in complemento a 1 divide la sequenza dei dati in parole di 16 bit e inserisce ottetti dummy (tutti 0) per portare la lunghezza dei dati ad un multiplo di 16 gli ottetti dummy non sono realmente trasmessi scrive 0 nel campo checksum calcola la somma in complemento a 1 di tutte le parole a 16 bit e scrive il risultato nel campo checksum se la somma è 0 lo scrive come tutti 1 in complemento a 1 lo 0 può essere rappresentato da tutti 0 o tutti 1

5 Verifica del Checksum Il ricevitore verifica se c è un checksum da calcolare il campo checksum deve essere diverso da tutti 0 calcola il checksum sul datagram ricevuto e sullo pseudo-header costruito con informazioni passate da IP Se il risultato è 0 (tutti 1) non ci sono stati errori Pseudo-header UDP Nel calcolo del checksum viene considerato anche un pezzo di header fittizio Contiene gli indirizzi IP di sorgente e destinazione Serve a verificare che il datagram sia arrivato all indirizzo giusto Il ricevente aggiunge lo stesso blocco di dati prima di verificare il checksum Ricava le informazioni dall header del datagam IP Quando Usare UDP Quando Usare UDP 19 Si può utilizzare UDP quando: si opera su rete locale l applicazione mette tutti i dati in un singolo pacchetto non è importante che tutti i pacchetti arrivino a destinazione l applicazione gestisce meccanismi di ritrasmissione Ricava le informazioni dall header del datagam IP 20 E opportuno usare UDP quando si opera su una rete affidabile (es. rete locale) l applicazione richiede di trasmettere un singolo pacchetto non è importante che tutti i pacchetti arrivino a destinazione l applicazione gestisce autonomamente meccanismi di ritrasmissione Non è consigliabile usare UDP in una rete poco affidabile Applicazioni basate su UDP e testate su una rete locale potrebbero comportarsi molto peggio su un inter-rete

6 Applicazioni Basate su UDP Le applicazioni principali che utilizzano UDP sono NFS (network file system) talk applicazioni runix (remote unix) Ricerca del MTU con UDP Con UDP possiamo controllare la dimensione del datagram IP che viene spedito possiamo scoprire la dimensione minima di un datagram che provoca la frammentazione Spedendo un datagram non frammentabile è possibile scoprire il MTU di un percorso Il router che non può frammentare invia un messaggio ICMP host unreachable (frag. Required) Progettazione di Server UDP Nel modello client-server Un client decide di avviare la comunicazione e manda una richiesta al server Il server è sempre in attesa su una porta (sleeping) di richieste da parte di client I server devono essere in grado di gestire più richieste contemporaneamente I server UDP gestiscono ogni datagram UDP separatamente Trasmissione non orientata alla connessione Coda di Input di UDP In genere i server UDP sono iterativi un solo processo ed una sola porta i server TCP sono concorrenti (fork) una coda gestisce le richieste da parte dei client la coda ha una dimensione limitata configurabile i datagram in eccesso vengono scartati senza notifica 23 24

7 25 Accesso alla Coda Ci sono due modalità di accesso alla coda di datagram bloccante (default) non bloccante In modalità bloccante l applicazione rimane bloccata sull operazione di accesso fino a quando non riceve il contenuto di un datagram se non ci sono datagram in coda deve aspettare In modalità non bloccante l applicazione riceve i dati solo se sono disponibili, altrimenti prosegue la propria elaborazione 26 Indirizzo IP e Numero di Porta del Client IP header contiene: IP source e destination address UDP header contiene: source e destination UDP port number Il sistema operativo comunica all applicazione l IP source address e l UDP source port number Il server può generare le risposte (reply) Indirizzo IP di Destinazione Restrizioni sugli Indirizzi IP Locali 27 Alcune applicazioni devono conoscere anche l IP destination address potrebbero rifiutarsi di fornire il servizio se diretto a certi indirizzi e.g.: TFTP rifiuta datagram per indirizzi broadcast Non tutte le implementazioni di TCP/IP supportano questa richiesta 28 il server UDP di solito usa wildcard (*) per gli indirizzi locali: riceve i datagram su qualsiasi interfaccia locale che possiede alternativamente può specificare gli indirizzi sui quali ricevere i datagram scarta i datagram diretti agli altri indirizzi Presuppone che un host abbia più indirizzi IP Più server UDP possono girare sulla stessa porta I server devono accettare datagram su indirizzi IP differenti

8 29 Restrizioni sugli Indirizzi IP Stranieri il server UDP può specificare da quali source IP address e source port number è disposto ad accettare datagram riceve i datagram da qualsiasi indirizzo IP I datagram ricevuti da altri indirizzi o da altre porte sono ignorati È possibile usare wildcard Accetta datagram da ogni indirizzo IP e/o da ogni porta

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