Транспортный уровень

1. Транспортный уровень Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

2. Сервис • Задача транспортного уровня обеспечить надежную доставку сообщений. • транспортный агент. Транспортный агент может располагаться в ядре операционной системы, в отдельном процессе пользователя, в библиотеке сетевого приложения, на карте сетевого интерфейса. (рис.6-1) Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

3. Сервис • Транспортный сервис весьма схож с сетевым. Зачем два уровня? • Сделать сервис транспортного уровня более надежным, чем сетевого. • Прикладная программа, опираясь на транспортный сервис, становится независимой от сети и может работать в сети с любым сервисом. • С транспортным сервисом работает прикладная программа, а с сетевым – транспортный уровень. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

4. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

5. Качество сервиса • Параметры качества сервиса определяет пользователь в момент установления транспортного соединения, указывая желаемое и минимальное значения. Процедура согласования параметров качества сервиса называется согласованием возможностей. • Connection establishment delay - задержка на установку соединения время между запросом на установку соединения и подтверждением о его установлении; Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

6. Качество сервиса • Connection establishment failure probability - вероятность что соединение не будет установлено за время, равное задержке на установку соединения; • Throughput - пропускная способность - количество байт пользователя, передаваемых за секунду; • Transit delay - задержка на передачу - время от момента, когда сообщение ушло с машины отправителя, до момента, когда оно получено машиной получателем; Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

7. Качество сервиса • Residual error ration - доля ошибок при передаче. Теоретически этот параметр должен быть равен 0, если транспортный уровень надежно передает сообщение. На практике это не так; • Protection - защита: этот параметр позволяет определить уровень защиты передаваемых данных от не санкционированного доступа третьей стороной; Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

8. Качество сервиса • Priority - приоритет: этот параметр позволяет пользователю указать что это соединение для него важнее чем другие. Поэтому оно должно обслуживаться раньше других; • Resilience - устойчивость: вероятность что транспортный уровень сам разорвет соединение в силу внутренних проблем или перегрузки. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

9. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

10. Примитивы транспортного уровня • Примитивы транспортного уровня позволяют пользователю получить доступ к транспортному сервису. Поэтому этот сервис должен быть удобен, прост в использовании. • Примитивы транспортного уровня рис.6-3 • Диаграмма состояний установления соединения рис.6-5 • Пример примитивов Беркли рис.6-6. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

11. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

12. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

13. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

14. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

15. Элементы транспортного протокола • Транспортный протокол схож с канальным, но: 1.Разные среды (рис.6-7); 2.КА работают через провод  установление соединений проще; 3.Среда, где работает ТА с памятью  может терять; 4.Количество соединений на транспортном много больше, чем на канальном.. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

16. Элементы транспортного протокола Транспортный протокол должен решать следующие проблемы: • Адресация: как адресовать прикладной процесс, с которым надо установить соединение? • Как корректно установить соединение? Ведь пакеты могут теряться. Как отличить пакеты нового соединения от повторных пакетов, оставшихся от старого? • Как корректно разрывать соединение? Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

17. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

18. Адресация • TSAP - Transport Service Access Point. IP адрес - SAP для сетевого уровня. рис.6-8 • Протокол установления начального соединения рис.6-9. • Сервер имен • Структура TSAP Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

19. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

20. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

21. Установление соединения • Проблема установления транспортного соединения возникает потому, что пакеты могут теряться, храниться и дублироваться на сетевом уровне. • Пример - установление соединения с банком. • Решения • Временное TSAP • Уникальный номер каждому соединению • Ограничить время жизни пакетов: • Ограничением конструкции подсети; • Установкой счетчиков скачков в каждом пакете; • Установлением временной метки на каждом пакете. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

22. Установление соединения • Метод Томлинсона • известно ограничение на время жизни пакета • все машины оснащены циклическим таймером большой разрядности • рис.6-10 • проблема медленного отправителя (рис.6-10(в)) • Надежное установление соединения (рис.6-11) Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

23. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

24. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

25. Освобождение соединения • Разрыв соединения может быть асимметричным или симметричным. • Асимметричный разрыв может привести к потере данных (см. рис.6-12). • Симметричный разрыв - проблема двух армий (рис.6-13). • можно доказать, что нет протокола, который безопасно разрешает эту ситуацию (рис.6-14). Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

26. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

27. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

28. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

29. Управление потоком и буферизация • Буферизация • отличия от буферизации на канальном уровне • влияние надежности сетевого уровня на буферизацию • влияние гарантированной буферизации у получателя • схемы буферизации • единый пул буферов vs система пулов на каждое соединение • фиксированная длина буфера vs переменная длина буфера • буферизация у получателя vs буферизация у отправителя Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

30. Управление потоком и буферизация • Управление потоком • управление по каждому соединению свое • прежде всего надо учитывать пропускную способность СПД среды • механизм управления должен располагаться на стороне отправителя. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

31. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

32. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

33. Мультиплексирование • Нисходящее мультиплексированием (рис.6-17 а). • Например, в целях удешевления стоимости транспортных соединений можно отобразить несколько транспортных соединений на одно сетевое. • Восходящее мультиплексирование (рис.6-17в). • В некоторых случаях наоборот, в целях увеличения пропускной способности по отдельным транспортным соединениям, можно отобразить транспортное соединение на несколько сетевых и по каждому сетевому иметь свое скользящее окно. Тогда быстро исчерпав возможности одного оконного буфера, можно переключиться на другое сетевое соединение и продолжить передачу по нему. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

34. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

35. Восстановление после сбоев • Проблема - восстановить работоспособность машины, включая и транспортный уровень. • Предположим, сервер упал и старается восстановить функционирование. Прежде всего, ему надо узнать у клиента, какое TPDU было последним не подтвержденным у него и попросить его перепослать. В свою очередь клиент может находиться в одном из двух состояний: S1 – есть не подтвержденное TPDU, либо S0 – все TPDU подтверждены. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

36. Восстановление после сбоев • Эта проблема только средствами транспортного уровня не решается. • Надо, записав TPDU, информировать об этом приложение и только после этого слать подтверждение. При восстановлении надо опрашивать не только клиента на транспортном уровне, но и приложение. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

37. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

38. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

39. Транспортные протоколы в Internet:TCP и UDP • В Internet есть два основных транспортных протокола: TCP - ориентированный на соединение и UDP - не ориентированный на соединение.Поскольку UDP – это практически IP с добавлением небольшого заголовка, то основное внимание будет уделено TCP. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

40. Сервис TCP • Доступ к ТСР сервису происходит через сокет. • Сокет состоит из IP адреса хоста и 16 разрядного локального номера на хосте, называемого порт. Порт - это TSAP для ТСР. Каждое соединение идентифицируется парой сокетов, между которыми оно установлено. Порты с номерами до 256 зарезервированы для стандартного сервиса. Все ТСР соединения - дуплексные. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

41. Сервис TCP • ТСР соединение поддерживает только соединение точка-точка. Нет ТСР соединений от одного ко многим. • ТСР обеспечивает поток байтов, а не поток сообщений. • Флаг PUSH в заголовке ТСР пакета - пакет должен быть передан немедленно. • Флаг URGENT - все накопленные данные по данному соединению передаются сразу. Когда срочные данные поступают к месту назначения, то получателя прерывают и передают эти данные. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

42. Протокол TCP Протоколпозволяет решаеть следующие задачи • восстанавливать порядок сегментов; • убирать дубликаты сегментов, в каком бы виде (фрагментация) они не поступали; • определять разумную задержку для time out для подтверждений в получении сегмента; • устанавливать и разрывать соединения надежно; • управлять потоком; • управлять перегрузками. • Заголовок ТСР сегмента показан на рис.6-24. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

43. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

44. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

45. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

46. Управление соединениями в TCP • Установление ТСР соединения происходит по протоколу трехкратного рукопожатия. • Флаги SYN и ASK в заголовке сегментаиспользуются для обозначения CONNECTION REQUEST и CONNECTION ACCEPED. Флаг RST используется для обозначения REJECT (рис.6-26). • Процедура установления и разрыва соединения в виде диаграммы конечного автомата представлена на рис.6-27 и 6.28. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

47. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

48. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

49. Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.

50. Стратегия передачи в TCP • Типичная схема управления окнами на рис.6-29 • TCP не требует от агента сразу передавать сегмент, как только он получен от приложения • Стратегия Нагла для работы с однобайтными приложениями • Синдром дурацкого окна • Восстановление порядка поступления сегментов Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л.