Transportní vrstva - akela.mendelu.czlidak/site/slidy2008/prednaska14.pdf · Počítačové sítě Transportní vrstva • Transportní vrstva poskytuje službu aplikační vrstvě

Potaov stTransportn vrstva

ICMP IGMP OSPF

TCPUDP Transportn vrstva

Rozhran protokol

Rozhran slueb

1

6

Ethernetdriver

ARP RARP

IP

Vrstva sovho rozhran

Sov vrstva

17protokol

SAP

890201

Rozhran pstupu k I/O

Systm AUivatel transportn sluby

Systm BUivatel transportn sluby

Transportn Transportn

Aplikan vrstva

Sluby poskytovan uivateli transportu dat

DATADATA

2

DATA

Transportn entita

Transportn entita

Sov vrstva

Transportn vrstva

transport dat

Sluby poadovan od sov vrstvy

DATA


Transportn vrstva poskytuje slubu aplikan vrstv

Je nejni vrstvou, na kterou se odvolvaj sov aplikace (uivatelsk a systmov)

Transportn sluba sekvenn penos dat mezi komunikujcmi procesy

3

komunikujcmi procesy

Vytv souasn vce paralelnch transportnch spojen

Transportn vrstva zahrnuje 2 transportn protokoly

UDP (User Datagram Protocol)

TCP (Transmission Control Protocol)

Transportn protokoly jsou prostedkem, kterm se zajist pro uivatelskou aplikaci spojen dvou pota v IP sti


Pstup k transportn vrstv z vrstvy aplikan rozhran slueb

Multiplexing transportnch slueb a IP slubyAplikan protokol 2

Aplikan protokol 4

Aplikan protokol 6

4IP

UDP TCP

Aplikan protokol 3

Aplikan protokol 1

Aplikan protokol 5

Aplikan protokol 7

porty


Rozhran SAP mezi aplikan a transportn vrstvou rozhran slueb identifikace aplikanho protokolu, kter bude transportn slubu pouvat

slo portu 16 bitov promnn

Port SAP transportn vrstvy vstup do user-end systmu

5

systmu

Ze strany user-end systmu je port schrnka na obsah transportnho PDU slo portu uruje proces, kter generuje data (smr out) nebo je spotebitelem dat (smr in)

Soket (socket) IP adresa user-end systmu + slo portu jednoznan identifiktor poskytovatele/spotebitele transportovanch dat v internetu (tj. sovho procesu)


Port slo portu dekadick vyjden 1 65535 Adresov prostor port spravuje IANA (Internet

Assigned Numbers Authority) pevn dan hodnoty pro poskytovatele uritch sovch slueb (tj. procesy typu server)

6

procesy typu server) Oblast 1 1023 well-known porty pro znm

sov sluby Oblast 1024 65635 mon registrace pro firemn

vvoj, pouit apod., jinak k disposici operanm systmm (pidlovn procesm typu klient spotebitelm sovch slueb) porty alokovan


Klient Server

1025

10251028

23X

Y

A

7

1025

1028

23

Servery pouvaj well-known porty, na kterch oekvaj (naslouchaj) inicializan zprvy klienta. Typicky procesy daemon v OS UNIX

ZB

Klienti pouvaj alokovan systmem doasn pidlen porty

Potaov stTransportn vrstva - protokoly

Protokol UDP Sluba nespojovan (connection-less) nespolehliv,

transport nelze dit

Velmi efektivn rychl, mal provozn reie

Pouv se

8

Pouv se

pro aplikace s malm objemem penench dat (zprvy se stanovenou velikost apod.)

pro aplikace vyadujcch broadcast nebo multicast

pro aplikace, kter si sprvnost datovch penos samy zabezpe


Typick spotebitel transportn sluby UDP -programy pro systmov sov sluby en smrovacch informac implementace protokolu

RIP

9

en systmovch hodin implementace protokolu NTP

peklady domnovch jmen implementace protokolu DNS

sprva IP st implementace protokolu SNMP

aj.

Potaov stTransportn vrstva - protokol UDP

Formt PDU protokolu UDP UDP datagram (UDP paket)

UDP zhlav UDP data

Checksum kontroln souet UDP paketu + UDP pseudozhlav

10

Zdrojov port

Dlka paketu Checksum

Clov port0 15 16 31

paketu + UDP pseudozhlav

Zdrojov IP adresa

Dlka paketu

Clov IP adresa

0 15 16 31

Protokol0


UDP paket v IP datagramu

typicky je jeden UDP paket vysln v jednom IP

IP zhlav UDP zhlav UDP data (PDU aplikanho protokolu)

20B 8B

11

typicky je jeden UDP paket vysln v jednom IP datagramu


Protokol TCP Sluba spojovan (connection- oriented), spolehliv Typ sluby - PAR (Positive Acknowledgement with

Retransmission)

Zajist doruen datovch segment ve stejnm poad, v jakm byly odeslny s vylouenm ztrty, bitov

12

v jakm byly odeslny s vylouenm ztrty, bitov nesprvnosti a duplicity

Protokol TCP Vytvo mezi komunikujcmi procesy (jejich porty)

virtuln osmibitov full-duplex komunikan kanl Pojem: TCP spojen dvojice komunikujcch soket


Typicky pouvaj transportn slubu TCP uivatelsk sov aplikace (penos soubor mezi sovmi uzly FTP, relace pes sov terminl TELNET, pstup ke zdrojm systmu WWW HTTP, pedvn elektronickch potovnch zprv SMTP, atd.)

Komunikace mezi procesy probh ve fzch

13

Komunikace mezi procesy probh ve fzch

1. vytvoen spojen

2. zen penos proudu dat (sekvence datovch segment) s eventulnm opakovanm odeslnm nekorektn pijatch segment

3. ukonen spojen


Pstup k transportn vrstv z vrstvy aplikan rozhran slueb

Multiplexing transportnch slueb a IP sluby

RIP DNSHTTP

TELNET

14IP

UDP TCP

RTPSNMP SMTP FTP

porty


Formt TCP zhlav

Poadov slo Sequence Number

Poadov slo potvrzen Acknowledgement Number

Window Size

Zdrojov port Clov port

Offset dc bity---

0 15 16 31

15

Checksum Urgent Pointer

TCP volby (Options)

Window Size Offset dc bity---

TCP data


Sequence Number (SN) je-li nastaven flag SYN, potom je SN poten slo sekvence

(ISN Initial Sequence Number) nen-li nastaven flag SYN, potom je SN poadov slo prvnho

datovho oktetu v segmentu (vzhledem k cel sekvenci penench dat v rmci tohoto TCP spojen)

16

Acknowledgement Number (ACKN) potvrzovac slo mus bt vyslno bhem celho TCP spojen pedstavuje SN nsledujcho segmentu (tj. kter je oekvn) (viz protokol Positive Acknowledgement with Retransmission)

Data Offset = dlka zhlav = potek dat (udvno ve slovech - 4 oktety)


dc bity Flags 10 15

URG uruje platnost pole URGENT POINTER ACK - uruje platnost pole ACKN

dc bity

URG ACK PSH RST SYN FIN

17

ACK - uruje platnost pole ACKN PSH oznamuje, e segment obsahuje data, kter se maj

bezprostedn pedat clovmu procesu RST vyvol reset TCP spojen SYN iniciuje TCP spojen, vyvol proces synchronizace, tj.

vmnu SN obou stran FIN iniciuje ukonovac proces TCP spojen (zpravidla v

ppad konce sekvence dat)


Window Size uruje velikost sliding window max. 65535 (poet oktet, kter je mono penst bez ACK)

Checksum kontroln souet (vetn TCP pseudozhlav viz. UDP pseudozhlav)

Urgent Pointer specifikuje offset poslednho oktetu urgentnch dat (spolu s dcm bitem URG)

TCP volby pole promnn dlky (dorovnv se na hranici 2

18

TCP volby pole promnn dlky (dorovnv se na hranici 2 oktet) Maximum segment size (2, 4) udv maximln monou

velikost segmentu penenho v rmci TCP spojen (max. 65535 B)

Window Scale Factor (3, 3) umon zvten velikosti plovoucho okna (65 535 x 214 )

Timestamp (8, 10) nastaven asovch znmek na kad penen segment pro men RTT

Typ Dlka Data


TCP spojen: socket A socket B Pklad: 195.178.78.10.22 - 195.178.80.140.10500

sluba SSH: server klient TCP spojen dynamick objekt v definovanm stavu Stav TCP spojen uruje jeho pedchoz stav a asov

zvisl udlost

19

zvisl udlost pedn dc informace spojen (TCP protokol) pkaz aplikace (poadavek na sputn sluby, poadavek na

penos dat aplikace, poadavek na ukonen penosu dat aplikace)

V OS Unix TCP spojen obsluhuje jdro Parametr jdra maximln poet otevench TCP spojen Tabulky TCP spojen (datov struktury) utilita netstat

Aplikace TCP/UDP TCP/UDP aplikace

server X

klient Z

server Yserver Z

klient X

TCP

TCP

20

server K

klient W

klient Z

klient J

server J

klient Y

klient K

P

UDP

UDP

Porty

Well-known

alokovan


Mechanismy zen TCP spojen

Synchronizace komunikujcch stran ve fzi inicializace (otevrn) TCP spojen si strany vymn sv poten sekvenn sla (ISN Initial Sequence Number).

Posloupnost pijmanch segment TCP PDU (segment) Posloupnost pijmanch segment TCP PDU (segment) PAR strana potvrzuje korektn pijet pedchozch segment poadovm slem segmentu nsledujcho, tzn. ackB = seqA + 1 a seqB = ackA 1

zen toku zamezen zahlcen virtulnho kanlu metoda Sliding Window postupn zvyovn velikosti strana pijmac data aplikace uruje maximum pi velikosti okna = 0 spojen zstv oteven

21


Stavy TCP spojen pi normlnm prbhu otevrn

Klient Server

LISTEN (passive open)(active open)SYN_SENT

SYN seq JSYN_RCVD

22

ESTABISHED

SYN seq K, ack J+1

ack K+1, seq J + 1


Klient Server Klient ServerESTABISHED

seq K+1 ack J+1

seq J+1 ack K+2

ESTABISHED

seq 2 ack 1S A

1 3S A

23

seq K+2 ack J+2

seq J+1 ack K+2

seq J+2 ack K+3

Jednoduch potvrzovn zen Sliding Window (= 3)

2 .

3 .

4 4

5 5

S A

3 2

4 3

5 4


Stavy TCP spojen pi normlnm prbhu uzavrn Klient Server

(active close)FIN_WAIT_1

FIN_WAIT_2

CLOSE_WAIT (passive close)FIN seq M

ack M+1

24

FIN_WAIT_2 ack M+1

ack N+1

FIN seq N

TIME_WAIT

LAST_ACK

CLOSED


Pechodov diagram stav TCP spojen

25

Documents

Transportní vrstva - akela.mendelu.czlidak/site/slidy2008/prednaska14.pdf · Počítačové sítě Transportní vrstva • Transportní vrstva poskytuje službu aplikační vrstvě