R&c 04 14_1 - Protocolos da Camada de Transporte

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

4ª Parte4ª Parte

Protocolos da camada de TransporteProtocolos da camada de Transporte

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

� Protocolo TCP (Transmission Control Protocol - RFC 793)* Protocolo Fiável - Garante:

– Comunicação sem erros:• Utilização de confirmações e temporizadores para controlo

de erros• Retransmissão de dados com erros ou não-confirmados

– Ordem cronológica• Numera segmentos (mensagens) para controlo de sequência

* Controlo de fluxo:• Janela deslizante para controlo de quantidade de dados a transmitir

* Orientado à ligação entre extremidades:• Necessário pré-estabelecimento de conexão emissor /recetor

4.1 – O protocolo TCP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

� Protocolo TCP (Transmission Control Protocol - RFC 793)* Transmite fluxo de dados:

• Transmissão de vários blocos de dados num segmento* Pouco apropriado para aplicações de tempo-real* Segmento - unidade básica de transmissão (tamanho max. = 64K)* Endereço Nível 4: Socket = < Endereço IP : Nº de Porto >

• Ex. 205.218.156.56 : 80 , Porto 80 = serviço HTTP• Uma aplicação identificada por (Socket Emissor, Socket Destino)• Porto identifica um fluxo de dados de uma ligação a um terminal

* Portos reservados para serviços nº < 1023 Well Known Ports– nº 21 - FTP, nº 23 - Telnet


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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.1 – O protocolo TCP

Exemplos de alguns portos mais conhecidos:

# Porto Descrição # Porto Descrição

20 FTP - Data 110 POP3 (e-mail)

21 FTP - Control 119 NNTP (News)

23 Telnet 194 IRC (Chat)

25 SMTP (e-mail) 443 HTTPS

49 Login 546 DHCP Client

53 DNS 547 DHCP Server

80 HTTP 569 MSN

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

C:\WINDOWS>netstat -rn

Route Table

Active Routes:

Network Address Netmask Gateway Address Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 214.3.35.31 214.3.35.31 1 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 214.3.35.0 255.255.255.0 214.3.35.31 214.3.35.31 1 214.3.35.31 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1 214.3.35.255 255.255.255.255 214.3.35.31 214.3.35.31 1 224.0.0.0 224.0.0.0 214.3.35.31 214.3.35.31 1 255.255.255.255 255.255.255.255 214.3.35.31 214.3.35.31 1

Active Connections

Proto Local Address Foreign Address State TCP 214.3.35.31:1384 64.58.76.87:80 ESTABLISHED

* Tabela de Routing de computador com ligação TCP activa


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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.1 – O protocolo TCP

� 1* 2

Principais características do protocolo TCP:

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

� Cabeçalho TCP

Numero de Sequencia

32 bits

Checksum

Opções (0 ou mais palavras)

Porto DestinoPorto Origem

Numero de Acknowledge

Urgent Pointer

TCPHeaderLength

URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

6 bits livres Dimensão de Janela


Apenas para informação

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Porto Origem/Destino - Identificador de locais terminais da ligação* Numero de Sequencia - Identificador de segmento corrente* Numero de Acknowledge - Identificador do próximo byte (octeto)

esperado* Dimensão de Cabeçalho TCP -número de words (32 bits) do cabeçalho* Bit URG - Se=1, valida Urgent Pointer* Bit ACK - Se=1, valida Numero de Acknowledge* Bit PSH - Se=1, identifica segmento de dados prioritários, não devendo

por isso ser armazenados em buffer* Bit RST - Se=1, reinicializar ligação (ex. crash de terminal)* Bit SYN - Se=1, Emissor pretende iniciar ligação / Receptor aceita

pedido de ligação* Bit FIN - Se=1, Emissor pretende finalizar ligação



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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Dimensão de Janela - números de bytes que o destino pode receber. Máximo: 64K, tamanho dinâmica/ variável, em função de: * Disponibilidade de receptor* MTU (Maximum Transmission Unit) da rede:

* tamanho máximo de mensagens

* Checksum - Detecção de erros do cabeçalho e dados* Urgent Pointer - Indicador de offset, no conjunto de bytes, do

segmento corrente, a partir do qual os dados são urgentes Ex. utilizador premiu Ctrl-C e ligação será interrompida, dados previamente armazenados deverão ser apagados

* Opções - Possibilitar adicionar ao protocolo novas características, para melhorar o seu desempenho



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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.1 – O Protocolo TCP

Estrutura de Segmento TCP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.2 – TCP: Connection-Oriented

� Necessário pré-estabelecimento de conexão

ClienteServidor

Procedimentode estabelecimentode ligação

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.3 – TCP: Fiabilidade

� Dados entregues a aplicação sem erros e por ordem cronológica

ClienteServidor

Se detectados erros ouSe confirmação não chegar dentro de intervalo de tempo pré-definido Retransmitir Mensagem

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.4 - TCP: Data Stream

Dados aTransmitir

Cliente Servidor

Transferência de Fluxo de Dados entre Cliente / Servidor

Fluxo de dados: transmissão de vários blocos de dados de possíveis diferentes aplicações num mesmo segmento

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.5 – TCP: Controlo do fluxo de dados

ClienteServidor

Servidor informa Cliente de quando e que quantidade de dados pode receber

JanelaDeslizante

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.6 - Os extremos de uma conexão TCP

SocketIdentificadorde conexão

Iniciativade ligação

Esperade ligação

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.7 - Estabelecimento de uma conexão TCP

Procedimentode estabelecimentode ligação

Cliente Servidor

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

� 3 way handshake

SYN ; iSN=X

4.7 - Estabelecimento de uma conexão TCP

Cliente Servidor

SYN ; iSN=Y; ACK=X+1

ACK=Y+1

tempo

iSN = initial Seq. Numb.

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SYN=1

1) Pedido de Ligação

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ACK=1SYN=1

2) Resposta a pedido de Ligação

= SYNACK

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3) Confirmação de pedido de Ligação

ACK=1

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

1) Pedido de Encerramento de conexão Cliente Servidor

4.7 - Encerramento de uma conexão TCP

FIN=1

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

2) Confirmação de pedido de Encerramento de conexão Cliente Servidor

4.7 - Encerramento de uma conexão TCP

ACK=1

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.7 - Encerramento de uma conexão TCP

3,4) Pedido de Encerramento de conexão Servidor Cliente

ServidorCliente

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

� Processamento de dados normais:* 1) Dados armazenados em buffer de aplicação* 2) Dados fragmentados em segmentos

4.8 - Formação de segmentos TCP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.8 - Formação de segmentos TCP

� Processamento de dados prioritários:* 1) Dados não armazenados em buffer de aplicação* 2) Dados colocados em segmento

PSH=1

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Protocolo UDP (User Datagram Protocol - RFC 768)• Protocolo Nível 4 que tal como TCP corre sobre IP• Não Fiável• Connection-less Oriented• Utilizado em aplicações onde a prontidão é mais importante do que

a exactidão, apropriado para aplicações:• Transmitem pequenas quantidades de informação, ex. ICMP

(Internet Control Message Protocol) para gestão de rede• Não toleram atrasos, ex. voz

• Cabeçalho UDP: 32 Bits

Porto Origem Porto Destino

Dimensão de mensagem UDP (octetos) Checksum UDP (uso opcional, por aplicação)

4.9 – Protocolo UDP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

• Protocolos mais recentes• Objetivo: contornar limitações de protocolos tradicionais TCP e UDP,

para satisfazer aplicações multimédia de tempo-real em redes IP:• Transporte de informação sobre qualidade corrente da rede:

• Para adaptação de ritmos de transmissão• Transporte de informação temporal:

• Para sincronismo de pacotes recebidos • Para eliminação de variações de atrasos de transmissão

• Suporte a fluxos de dados: • Multicasting: envio do mesmo pacote para diferentes destinos• Multi-streaming: diferentes fluxos de dados entre as mesmas

entidades terminais• Multi-homing: mesmas entidades terminais com vários

endereços IP

4.10 – Protocolos para aplicações de tempo-real

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.11 – RTP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* RTP: Reconstrução de sincronismo entre pacotes no Destino

4.11 – RTP

Fonte

Destino

RTP reconstrói espaçamentooriginal entre pacotes, perdido na

internet, para posteriorentrega a aplicação em Destino

Se pacote chegar c\ atrasosuperior a máximo tolerável => impossível recuperar sincronismo=> pacote considerado perdido

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Cabeçalho RTP:

* Bit V: Versão do protocolo; Bits CC: Contributing Source Counter* Bit P: Se=1 => existem octetos de enchimento (padding) no fim do pacote * Bit X: Se=1 => existe uma extensão do cabeçalho (eXtension) * Bit M: Se=1 => Pacote c\ dados relevantes (Marker), ex. inicio de burst de voz* Payload Type: tipo de dados transportados pelo pacote RTP, ex. voz

* Sequence Number: numeração e controlo de mensagens transmitidas* Timestamp: informação com tempo em que pacote é transmitido* Synchronization Source Identifier: nº aleatório que identifica a fonte dos dados* Contributing Source Identifiers: identificador de outras possíveis fontes de dados

no mesmo fluxo RTP

4.11 – RTP

V

00

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P X CC M Payload Type Sequence Number

Timestamp

Synchronization Source Identifier

Contributing Source Identifiers (0 … 15 entries)


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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/4154.11 – RTP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* RTCP: Receção de feedback sobre qualidade corrente da comunicação

4.12 – RTCP

Pacotes RTCP transmitidos nos 2 sentidos da comunicação para informar terminais emissor e

recetor sobre condições correntes da rede

=> Terminais poderem adaptar dinamica/ ritmos de Tx

RR: Receiver Report

SR: Sender Report

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Cabeçalho RTCP:

* Bit V: Versão do protocolo

4.12 – RTCP

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V P RC PT=SR=200 length

SSRC of sender

NTP timestamp, most signficant word

NTP timestamp, least signficant word

RTP timestamp

sender's packet count

sender's octet count

hea

der

sen

der

in

fo

V = version

P = padding

RC = reports count

PT = packet type

SR = sender report

SSRC = synchronisation source

NTP = network time protocol data/hora

RTP timestampo Tempo relativo entre pacotes


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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* SCTP (Stream Control Transmission Protocol – RFC 4960)* Protocolo para controlo de transmissão fiável de dados c\ as seguintes

características => evolução de TCP:• Orientado à ligação, semelhante a TCP (c\ 4 way hand-shaking)• Multi-streams: fluxos de dados de diversas aplicações entre duas

entidades terminais SCTP (associação SCTP)• Multi-homing: a cada extremo de uma associações SCTP, podem

ser atribuídos mais do que 1 par de endereços IP• Tolerância a falhas: seleção de caminhos alternativos, com

base nos diferentes endereços IP do multi-homing• Transferência fiável de dados por fluxo, semelhante a TCP• Controlo de erro e fluxo/congestão, semelhante a TCP• Apropriado para aplicações e controlo de streaming de audio

/vídeo, com ou sem requisitos de tempo-real.• Ex. sinalização de VoIP

• Nota: mensagens SCTP = pacotes; mensagens TCP = segmentos

4.13 – SCTP

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Cabeçalho de pacote SCTP:* Pacote SCTP transporta vários fragmentos (chunks) de diferentes

terminais

4.13 – SCTP

Source Port Destination Port

Verification Tag

Checksum

SCTP Common Header

Chunk 1

Chunk N

...

• Verification Tag: Nº aleatório que identifica Associação SCTP• Checksum: controlo de erros de toda a mensagem

• Chunk Type: Tipo de informação transportado em fragmento “chunk” corrente, ex. 00=Dados• Chunk Flags: Informação de controlo de chunk corrente, ex. inicio de mensagem fragmentada• Chunk Length: comprimento total de chunk incluindo campo dados


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R&C+R&I 1 / ISTEC – 1/415

* Cabeçalho SCTP:* Ex. Data Chunk: fragmento de dados de um determinado fluxo:

* D

Flags: Bits UBE=Unordered data, Beginning of fragmented & End of fragmented messageTSN: transmission sequence number: numeração de fragmento “chunk” corrente

transmitida num determinado fluxoStream Identifier: identificador de fluxo de dados da mensagem correnteStream Sequence Number: identificador de posição de chunk em fluxo correntePayload Protocol Identifier: identificador de tipo de dados transmitido na mensagem

4.13 – SCTP

Type=0x00 Flags=UBE Length=variable

TSN Value

Stream Identifier Stream Sequence Num

Variable Length User Data

Payload Protocol Identifier DataChunk


Technology

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