Reti di Calcolatori. Master "Bio Info" Reti e Basi di Dati Lezione 3

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Agostino Scala
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1 Reti di Calcolatori

2 Sommario Software di rete Livello Trasporto (TCP) Livello Rete (IP, Routing, ICMP) Livello di Collegamento (Data-Link)

3 Livello Trasporto (TCP) I protocolli di trasporto sono eseguiti nei sistemi terminali: lato send : spezza i messaggi in segmenti e li passa al livello rete lato receive : assembla i segmenti in messaggi e li passa al livello applicativo. Il livello di trasporto implementa la comunicazione logica tra processi e si poggia sulla comunicazione logica tra host del livello di rete. I meccanismi che consente di trasformare una comunicazione logica tra processi in una comunicazione logica tra host sono il Multiplexing che si trova nel mittente che colleziona i dati dalle varie socket e aggiunge un intestazione utilizzata dal demultiplexing. Demultiplexing che si trova nel ricevente consegna i segmenti ricevuti alla socket corretta.

4 Livello Trasporto (TCP) Un protocollo a livello di trasporto fornisce una comunicazione logica tra processi applicativi di host differenti, in pratica i processi applicativi usano la comunicazione logica fornita dai protocolli di trasporto per scambiarsi messaggi.

6 Livello Trasporto (TCP) Il livello di trasporto del TCP/IP ha due protocolli di trasporto TCP implementa un protocollo di trasporto affidabile Spedizione dati tra processi Verifica errori Connection setup Controllo del flusso Controllo della congestione e del flusso UDP implementa un protocollo di trasporto non affidabile Spedizione dati tra processi Verifica errori

7 Livello Trasporto (TCP) TCP implementa un protocollo di trasporto affidabile attraverso un meccanismo di riscontro dei segmenti ricevuti, utilizzando i campi: Sequence Number o seq (32 bit) Acknownledgement Number o ack (32 bit) Congestion Notification (6 bit)

8 Livello Trasporto (TCP) Il TCP vede i dati come un flusso di byte ordinati, il seq è il numero nel flusso di byte del primo byte del segmento. Ad esempio se il flusso dati è costituito da un file di byte (numerati da 0 a ) ed posso spedire solo byte alla volta, allora devo spezzare il messaggio in 50 segmenti da : Il primo segmento ha seq=0 (da 0 a 999) Il secondo ha seq=1.000 (da a 1999) Fino al 50esimo che ha seq= (da fino a ) Acknownledgement Number o ack (32 bit) è seq del segmento successivo atteso dal ricevente. I più importanti bit del pcongestion Notification sono: ACK se =1 indica che l ack è valido SYN viene utilizzato per stabilire una sessione FIN indica che il mittente vuole terminare la connessione.

9 Livello Trasporto (TCP) Ad esempio se A manda a B il byte 42, allora B scriverà nel ack del segmento che il prossimo byte che vuole è il 43. Master "Bio Info" Reti e Basi di Dati Lezione 2

10 Altro esempio Un Host A invia un segmento di M byte con seq=k a B, B lo riceve e trasmette un ACK=K+m, ma esso si perde, allora dopo il time out A ritrasmette il segmento.

11 Altro esempio Se A invia due segmenti, B li riceve e trasmette gli ACK=K+m opportuni, se gli ack arrivino dopo i propri time out o si perdono, A ritrasmette il primo, fa ripartire il time out e non ritrasmette il secondo finché non arriva l'ack del primo, a B arriva un segmento con seq inferiore all'ultimo Ack trasmesso, quindi risponde con quest'ultimo Ack per comunicare che ha ricevuto fino al valore di quell'ack,in modo che A che non ritrasmetta secondo segmento.

12 Altro esempio Come sopra A invia due segmento, B li riceve e trasmette gli ACK=K+m opportuni, può avvenire che l'ack del primo si perda ma che l'ack del secondo arrivi entro il time out, e quindi A sa che non deve ritrasmettere il primo.

13 Livello Trasporto (TCP) Connection setup Il TCP implementa la Connection setup, nel momento in cui si crea una connessione vi è una fase detta handshaking a tre vie. Step 1: Il client manda un segmento SYN con seq=numero random Step 2: Il server quando riceve un segmento SYN alloca il buffer di ricezione e replica al client con un segmento SYNACK Step 3: Quando il client riceve segmento SYNACK, anche il client alloca il buffer e replica con segmento che contiene già dei dati.

14 Livello Trasporto (TCP) Controllo del flusso Il TCP implementa il Controllo del flusso facendo in modo che il sender non saturi il buffer del receiver trasmettendo troppo e/o troppo velocemente.

15 Livello Trasporto (TCP) Controllo della Congestione La congestione è dovuta a: Un numero elevato di sorgenti di traffico Sorgenti di traffico che inviano troppi dati Traffico inviato ad una frequenza troppo elevata In presenza di questi fenomeni la rete si sovraccarica e gli effetti sono: Perdita di pacchetti causata in genere da un buffer overflow nei router Ritardi nell inoltro dei pacchetti causata dall accodamento nei buffer dei router Il TCP controlla la velocità di trasmissione limitando il numero di segmenti trasmessi e non ancora riscontrati. Non vi è nessuna segnalazione esplicita dalla rete, gli end-system deducono uno stato di congestione nella rete dall osservazione di ritardi e perdite di pacchetti

Livello Trasporto (TCP) Controllo della Congestione il TCP nel controllo della congestione tiene in conto di due valori La dimensione massima del buffere di ricezione (RcvWindow) La dimensione della

16 Livello Trasporto (TCP) Controllo della Congestione il TCP nel controllo della congestione tiene in conto di due valori La dimensione massima del buffere di ricezione (RcvWindow) La dimensione della finestra di congestione (CongWin) che impone una limitazione addizionale alla quantità di traffico che un host può spedire su una connessione. Il totale dei segmenti non riscontrati di host non deve superare il minimo tra la dimensione della finestra congestione e finestra di ricezione LastByteSent-LastByteAcked <= min(congwin, RcvWindow)

Controllo della Congestione Vediamo quali sono i passi dell'algoritmo del sender Si definisce una soglia treshold entro cui la crescita di CongWin è esponenziale e si pone CongWin = 1 Si incrementa

17 Controllo della Congestione Vediamo quali sono i passi dell'algoritmo del sender Si definisce una soglia treshold entro cui la crescita di CongWin è esponenziale e si pone CongWin = 1 Si incrementa CongWin per ogni ACK aumentandola esponenzialmente Questo finchè CongWin <threshold o fino al primo evento di perdita Se Congwin=treshold allora l'incremento di Congwin diventa lineare Se vi è una perdita dovuta ad 3 ack duplicati allora l'incremento di Congwin diventa lineare Threshold =CongWin/2 ; CongWin =Threshold Quando avviene un timeout Threshold =CongWin/2 ; CongWin =1

18 Livello Trasporto (TCP) Controllo della Congestione Internet usa due tipi di algoritmi Tahoe che non fa differenza tra evento di time out e di 3 ack duplicati Reno che si comporta come detto Master "Bio Info" Reti e Basi di Dati Lezione 2

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