Livello Trasporto. Liv. Applic. Liv. Transport. Transport Entity. Liv. Network. Trasporto

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1 Livello Trasporto Fornire un trasporto affidabile ed efficace dall'host di origine a quello di destinazione, indipendentemente dalla rete utilizzata Gestisce una conversazione diretta fra sorgente e destinazione Il software di livello trasporto è presente solo sugli host, non nei router della sottorete di comunicazione Servizi - vari tipi offerti ai livelli superiori, realizzati tramite servizi del livello rete; trasporto informazioni fra entità trasporto su diversi host servizi affidabili orientati alla connessione (tipici) servizi datagram Liv. Applic. Liv. Transport Liv. Network Transport Entity TSAP address TPDU NSAP address Transport Entity Trasporto Isolare i livelli superiori dai dettagli implementativi della subnet di comunicazione - primitive (di definizione di accesso ai servizi) semplici da utilizzare ed indipendenti dai servizi dei livelli sottostanti - usate dalle applicazioni di rete che si basano sui servizi di livello trasporto Possibile specifica della QoS (Quality of Service) desiderata specie per servizi con connessione max ritardo di attivazione della connessione throughput richiesto max ritardo di transito ammesso tasso d'errore tollerato distribuite tipo di protezione da accessi non autorizzati ai dati in transito - fase di negoziazione della QoS fra entità, anche funzione dei servizi di rete - accordo valido per la durata della connessione Es. di Primitive - TPDU spedito accept() (Si blocca finché qualcuno cerca di connettersi) connect() conn.request send() dati receive() (Si blocca finché arriva un TPDU) disconnect() disconn.request RT5.2 1

2 Protocolli Protocolli di livello trasporto per realizzare le funzioni di controllo degli errori controllo di flusso riordino dei TPDU Differenze fra livello data link (2) e trasporto (4) nel livello 2 un singolo canale di comunicazione fra entità paritarie nel livello 4 vi è l'intera subnet di comunicazione fra entità paritarie A livello trasporto occorre indirizzare esplicitamente il destinatario è più complicato stabilire la connessione data la capacità di memorizzazione della rete, si possono ricevere TPDU inaspettati a destinazione buffering e controllo di flusso richiedono un approccio differente che nel livello data link, a causa del numero molto variabile di connessioni che si possono avere di momento in momento RT5.3 Protocolli TSAP address (Transport Service Access Point address) (NSAP address, informazione supplementare) Es: Internet TSAP address (indirizzo TCP o UDP) (IP address:port number) IP address -> NSAP address, port number -> l'informazione supplementare determina implicitamente l'indirizzo di liv. 3 da usare per stabilire la connessione altrimenti occorre un servizio per il mapping fra gli indirizzi di livello 4 e 3 Attivazione e disattivazione della connessione problemi di gestione dei duplicati attivazione: protocollo three-way handshaking il richiedente invia un TPDU di tipo conn.request con un numero x proposto come inizio della sequenza il destinatario invia un TPDU di tipo ack con: > conferma di x > proposte di un proprio numero y di inizio sequenza il richiedente invia un TPDU di tipo dati contenente: > i primi dati del dialogo > la conferma di y RT5.4 2

3 Protocollo three-way-handshake 1/2 Mittente Destinatario conn.request(seq=x) ack(seq=y, ack=x) data(seq=x,ack=y) Mittente conn.request(seq=x) Destinatario Funzionamento normale ack(seq=y, ack=x) reject(ack=y) Duplicato di richiesta di attivazione RT5.5 Protocollo three-way-handshake 2/2 Mittente Destinatario conn.request(seq=x) ack(seq=y, ack=x) data(seq=x, ack=z) reject(ack=y) Duplicati di richiesta di attivazione e del primo TPDU dati z precedente a y: destinatario scarta RT5.6 3

4 Controllo del flusso Protocolli a finestra scorrevole Differenze fra livello 2 e 4 il livello 2 non ha alcun servizio di appoggio (eccetto la trasmissione fisica); Il livello 4 usa i servizi del livello 3 (affidabili o no) il numero di connessioni data link è relativamente piccolo e stabile nel tempo, mentre le connessioni trasporto sono anche molte e di numero ampiamente variabile nel tempo le dimensioni dei frame sono stabili, quelle dei TPDU molto più variabili Se il livello trasporto dispone solo di servizi di livello 3 di tipo datagram l entità (4) sorgente deve mantenere in un buffer i TPDU spediti finché non sono confermati (come nel livello 2) l entità (4) destinatario mantiene un pool di buffer globale e può perdere TPDU; il mittente ritrasmette fino a conferma RT5.7 Controllo del flusso e buffering Se i servizi network di tipo affidabile - se il mittente sa che il ricevente ha sempre spazio disponibile può evitare di mantenere buffer, poiché ciò che spedisce arriva sicuramente a destinazione e viene sempre accettato dal destinatario - altrimenti il mittente deve mantenere i buffer perché il destinatario potrebbe non accettare i TPDU Gestione buffering - grande variabilità di dimensione dei TPDU pool di buffer uguali: poco adatto pool di buffer di dimensioni variabili: gestione più complessa, ma efficace singolo array (grande) per connessione, gestito circolarmente: adatto per connessioni gravose, spreco di spazio per quelle con poco scambio regole in base al tipo di traffico traffico bursty ma poco gravoso: niente buffer a destinazione, bastano buffer alla sorgente traffico gravoso: buffer grandi a destinazione accordo al setup di connessione RT5.8 4

5 Multiplex 1/2 multiplexing delle conversazioni di livello trasporto su quelle di livello rete per connessioni rete costose: più conversazioni trasporto su una di rete upward multiplexing TSAP Trasporto Rete Data link NSAP Linea del router Fisico RT5.9 Multiplex 2/2 per ottenere una banda superiore a quella consentita a una singola connessione rete, ripartire la conversazione trasporto su più connessioni rete downward multiplexing Trasporto Rete Data link Fisico TSAP NSAP Canale satellitare Esempio: sottorete - controllo a finestra scorrevole 8 bit canale fisico satellitare 540msec round-trip delay pacchetti 128 byte: max data rate del mittente pacchetti ogni 540msec - banda di 484 kbps (ma la banda del canale è 100 volte superiore) una connessione a livello trasporto su 10 di livello rete -->banda 10 volte maggiore RT5.10 5

6 Internet: livello trasporto Due protocolli TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Data Protocol) TCP : progettato per fornire un flusso di byte affidabile ed orientato alla connessione da sorgente a destinazione su una rete non affidabile accetta dati dal livello applicazione li spezza in segment (TPDU, max 64 Kbyte, tipicamente ca byte) li consegna al livello 3, eventualmente ritrasmettendoli ricevere segmenti dal livello 3 li rimette in ordine (elimina buchi e duplicati) consegna i dati ordinati al livello applicazione Servizio full-duplex con gestione di ack e controllo del flusso Servizi TCP ottenuti creando connessione di livello 4 identificata da una coppia di punti d'accesso detti socket socket number (TSAP) IP address: Port number Su un host anche più connessioni sullo stesso numero RT5.11 Socket Port number:16 bit well-known port <256, riservati a servizi standard Port number Servizio 7 Echo 20 Ftp (control) 21 Ftp (data) 23 Telnet 25 Smtp 80 Http 110 Pop versione 3 - Flusso di byte, non di messaggi in TCP sono non definiti/preservati i confini fra msg - Le entità TCP suddividono il flusso dal livello applicazione in segmenti, li trasmettono e li ricombinano in un flusso poi consegnato al livello applicazione di destinazione - Possibile invio immediato di dati - flag urgent che provoca l interruzione della applicazione RT5.12 6

7 Protocollo TCP ogni byte del flusso TCP ha un numero d'ordine a 32 bit usato sia per il controllo di flusso che per la gestione degli ack un segmento TCP <= byte e formato da: header con parte fissa (20 byte) e una parte opzionale e dati TCP usa un meccanismo di finestra scorrevole di tipo go-back-n con timeout. Ritrasmissione a scadenza Sequence number # del primo byte nel campo dati Ack. number # del prossimo byte aspettato TCP header length quante parole di 32 bit nell'header URG 1 se urgent pointer è usato, 0 altrimenti ACK 1 se l'ack number è valido, 0 altrimenti PSH dati urgenti (pushed data), da consegnare senza aspettare buffer pieno RST richiesta di reset SYN in fase di setup della connessione (SYN=1 ACK=0 richiesta connessione - SYN=1 ACK=1 accettata conn.) FIN per rilasciare una connessione Window size # byte spedibili a partire da quello che confermato con l'ack # Checksum simile a IP RT5.13 Source port Formato segmento TCP 32 bit Sequence number Ack. number TCP U A P R S F header len. R C S S Y I G K H T N N Checksum Destination port Window size Urgent pointer Options (zero o più parole di 32 bit) Dati (opzionali) Options fra le più importanti, negoziabili al setup: dimensione massima dei segmenti da spedire uso di selective repeat invece che go-back-n uso di NAK RT5.14 7

8 Controllo della Congestione TCP assume che, se gli ack non tornano in tempo, ciò sia dovuto a congestione della subnet piuttosto che a errori di trasmissione Problemi: scarsità di buffer a destinazione congestione della subnet Gestione tramite una specifica finestra del mittente: finestra del buffer del ricevitore la congestion window, quanto è spedibile senza causare congestione min Gestione della congestion window dimensione iniziale: max segmento usato nella connessione per ogni ack a tempo la finestra raddoppia fino a un threshold poi aumenta linearmente di un segmento per volta quando si verifica un timeout per un segmento: il valore di threshold viene impostato alla metà della dimensione della congestion window la dimensione della congestion window viene impostata alla dimensione del max segmento usato nella connessione RT5.15 Esempio di controllo di congestione TCP Congestion window è 40K, si verifica un timeout 40K 32K 20K 16K Threshold viene ridotta (da 32K a 20K) 8K 4K 2K 1K Congestion window è 1K Congestion window torna ad 1K RT5.16 8

9 Protocollo UDP fornisce un flusso di byte non affidabile ed non connesso utile per inviare dati senza connessione (es. client-server) Header 32 bit Source port UDP length Destination port UDP checksum funzione di calcolo del checksum disattivabile es: traffico real-time per cui è più importante mantenere un'elevato tasso di arrivo dei segmenti che evitare i rari possibili errori RT5.17 9