inf_sc_w3.doc

(98 KB) Pobierz

Przez sieć komputerową rozumiemy wszystko to, co umożliwia komputerom komunikowanie się ze sobą oraz współdzielenie zasobów (n

Sieci komputerowe wykład 3.

Warstwa transportowa: TCP i UDP.

TCP – Transmission Control Protocol.

RFC 793.

Oprogramowanie TCP tworzy połączenia (connection) między dwoma procesami z jednoczesną dwukierunkową transmisją.

Proces 2,

IP2,

Port2

Proces 1,

IP1,

Port1

Wejście

Wyjście

Wejście

Wyjście

Połączenie TCP

TCP łączy dwa punkty końcowe, które są identyfikowane przez parę: nr IP oraz nr portu. Połączenie identyfikowane jest przez cztery liczby: dwa numery IP oraz dwa numery portów. Dzięki temu można np. realizować serwery współbieżne działające z tymi samymi numerami portów (wyjaśnienie na wykładzie).

Pomiędzy procesami wymieniany jest strumień 8-bitowych tzw. oktetów (bajtów). Stąd mówi się o usłudze strumienia bajtów. W strumieniu nie są umieszczane automatycznie żadne znaczniki rekordów. Bajty wysyłane są w segmentach (por. poprzedni wykład), porcjami, ale aplikacja docelowa nie jest w stanie określić wielkości poszczególnych porcji w źródle.

Ważne cechy TCP:

· Partnerzy (komunikujące się procesy) tworzą połączenie z wykorzystaniem mechanizmu uzgodnienia (uzgadnianie trójfazowe – three-way handshake).

· Zamknięcie połączenia odbywa się z wykorzystaniem mechanizmu uzgodnienia, podczas którego partnerzy wyrażają zgodę na zamkniecie połączenia.

· TCP zapewnia sterowanie przepływem. Informuje partnera o tym ile bajtów danych może od niego przyjąć (okno oferowane – advertized window). Rozmiar okna jest równy rozmiarowi wolnego miejsca w buforze odbiorcy. Rozmiar ten zmienia się dynamicznie. Zero oznacza, że nadawca musi zaczekać, aż program użytkowy odbierze dane z bufora.

· Dane dzielone są na fragmenty, które według TCP mają najlepszy do przesłania rozmiar. Jednostka przesyłania danych nazywa się segmentem.

· TCP zapewnia niezawodność połączenia.

Mechanizmy niezawodności:

Potwierdzanie otrzymania segmentów z mechanizmem zegara. Odebrany segment musi być potwierdzony przez odbiorcę przez wysłanie segmentu potwierdzającego. Jeśli potwierdzenie nie nadejdzie w odpowiednim czasie, segment zostanie przesłany powtórnie. Czas oczekiwania zmienia się dynamicznie i zależy od stanu sieci (obciążenia).

Sumy kontrolne. Jeśli segment zostanie nadesłany z niepoprawna sumą kontrolną, to jest odrzucany i nie jest przesyłane potwierdzenie odbioru (w nadziei, że nadawca po odczekaniu odpowiedniego czasu prześle utracony segment jeszcze raz).

Przywracanie kolejności nadchodzących segmentów. Segmenty mogą nadchodzić w kolejności innej niż zostały wysłane, oprogramowanie TCP przywraca prawidłową kolejność przed przekazaniem do aplikacji.

Odrzucanie zdublowanych danych (pakietów). Może się zdarzyć, że pakiet zostanie przesłany powtórnie, ale pierwszy pakiet nie zaginie i do odbiorcy dotrą dwa. Wówczas jeden z pakietów należy odrzucić.

Porty – numery.

IANA (Internet Assigned Numbers Authority).

RFC 1700.

ftp://ftp.isi.edu/in-notes/iana/assignments/port-numbers

0..65535.

IANA

1..1023 – porty ogólnie znane

1024..49151 – zarejestrowane

41152 ..65535 – dynamiczne (efemeryczne) lub prywatne.

(W Unix BSD 1..1023 zarezerwowane, 1024-5000 efemeryczne, 5001-65535 nieuprzywilejowane).

Powszechne usługi w implementacjach TCP/IP:

Nazwa Port TCP i UDP RFC

echo 7 862 serwer zwraca wszystko co wysyła klient

discard 9 863 serwer odrzuca wszystko

daytime 13 867 data i czas

chargen 19 864 TCP generuje nieprzerwany ciąg znaków do zakończenia połączenia, UDP generuje ciąg o losowej długości

time 37 868 czas – liczba sekund od 01-01-1990 UTC

telnet 23

ssh 22

http 80

ftp 21

Segment TCP, nagłówek segmentu.

nagłówek TCP

dane TCP

nagłówek IP

Enkapsulacja segmentu TCP w datagramie IP.

0 15 16 31

16-bitowy numer portu źródłowego								16-bitowy numer portu docelowego
4-bajtowy numer sekwencji pierwszego oktetu w strumieniu danych.
4-bajtowy numer potwierdzenia
4-bitowa długość nagłówka	Rezerwa (6 bitów) – zera	URG	ACK	PSH	RST	SYN	FIN	16-bitowy rozmiar okna
16 bitowa suma kontrolna TCP								16 bitowy wskaźnik ważności
Opcje (jeśli są)
Dane (jeśli są)

Dodatkowe objaśnienia:

Numer sekwencji. Dla segmentu ze znacznikiem SYN w pole wpisuje się numer sekwencji początkowej, tzw. ISN (Initial Sequence Number). Pierwszy oktet danych ma numer ISN+1. ISN jest ustalany na podstawie licznika 32 bitowego [zakres 0..232-1]. RFC 793 określa, że numer ISN powinien rosnąć co 4 mikrosekundy. W praktycznych implementacjach jest inaczej, np. zwiększanie o 64000 co pół sekundy. Co kilka godzin licznik się zeruje.

Numer potwierdzenia jest ważny tylko przy włączonym znaczniku ACK. Jest to kolejny numer bajtu, którego spodziewa się wysyłający potwierdzenie.

Długość nagłówka (w protokole pole to jest określone jako przesunięcie danych). Wielkość nagłówka wyrażona w liczbie bloków 4-bajtowych.

Znaczniki (będą wyjaśniane dokładnie później):

URG – wskaźnik ponaglenia,

ACK – segment potwierdzenia,

PSH – segment „push” – wypchnięcie danych,

RST – zresetowanie połączenia,

SYN – synchronizacja,

FIN – nadawca zakończył przesyłanie danych.

Rozmiar okna. Oznacza liczbę bajtów, które odbiorca chce zaakceptować (poczynając od bajtu o numerze podanym w polu numer potwierdzenia).

Suma kontrolna. Liczona dla nagłówka i danych, z użyciem pseudonagłówka liczona tak jak w UDP (wyjaśnienie przy UDP).

Wskaźnik ważności. Dodatnie przesunięcie, które musi być dodane do pola przesunięcia sekwencyjnego aby uzyskać numer ostatniego bajtu ważnych danych.

Opcje. Rodzaj opcji (bajt), długość opcji (bajt), opcja. Najważniejsza opcja to MSS – Maximum Segment Size. Może być uzyskana jako MTU (Maximum Transmission Unit) minus rozmiar nagłówka IP oraz TCP. Dla MSS rodzaj opcji określony jast liczbą 2, długość opcji wynosi 4 (cały wpis), dwa kolejne bajty to wartość MSS. Przykładowo dla Ethernetu MTU=1500, stąd MSS=1500 – 40 = 1460 (40 bajtowy minimalny rozmiar nagłówków IP i TCP). Wartość domyślna MSS (jeśli nie podany) wynosi 536. MSS podawany jest w segmencie SYN.

Nawiązywanie i zamykanie połączenia, przesyłanie danych.

klient serwer