Camada de Transporte

Prévia do material em texto

Tecnologia em Análise e 
Desenvolvimento de Sistemas
Rede de Computadores
Cap. 4 CISCO
 
Introdução ao Capítulo
Neste capítulo aprenderemos:
- Explicar a necessidade da camada de Transporte.
- Identificar o papel da camada de Transporte, visto que, ela proporciona a 
transferência fim-a-fim de dados entre aplicações.
- Descrever o papel de dois protocolos TCP/IP da camada de Transporte: TCP 
e UDP.
- Explicar as funções principais da camada de Transporte, incluindo 
confiabilidade, endereçamento de porta e segmentação.
- Explicar como o TCP e o UDP gerenciam funções-chave.
- Identificar quando é apropriado usar o TCP ou o UDP e apresentar exemplos 
de aplicações que usam cada um desses protocolos.
 
Propósito da Camada de Transporte
As responsabilidades primárias da camada de transporte são:
- Rastrear a comunicação individual entre as aplicações nos hosts de 
origem e destino.
Cada aplicação em um host pode fazer uma com outros hosts remotos, a 
camada de transporte deve manter estes fluxos multiplos.
- Segmentar dados e gerenciar cada segmento
A camada de transporte segmenta os dados de aplicação, encapsulando-os e 
adicionando o cabeçalho de transporte. De forma que seja possível 
reagrupar os dados posteriormente
- Reagrupar os segmentos em fluxos de dados de aplicação
Cada segmento que chega em um host destinatário deve ser direcionado para 
a aplicação correta. O cabeçalho de transporte é uso para reagrupar a 
mensagem na ordem correta.
 
Propósito da Camada de Transporte
- Identificar as diferentes aplicações
Para identificar qual software esta recebendo o 
segmento, na camada de transporte usa um 
identificador: número da porta. Para cada 
software que faz acesso a rede é designada 
uma porta para ele.
A camada de transporte movimenta dados entre aplicativos nos 
dispositivos de rede.
 
Propósito da Camada de Transporte
 
Controle das Conversações
Segmentação e Reagrupamento:
Devido a limitação da quantidade de dados que pode ser colocado em cada 
PDU a camada de transporte divide os dados em blocos de tamanho 
apropriado. Estes blocos são reagrupados no destino.
Multiplexação de Conversação:
Cada aplicação ou serviço são designados a uma porta desta forma quando 
os dados são enviados ou são recebidos são destinados as respectivas 
portas.
Outros serviços providos por esta camada são:
- Conversações orientadas à conexão
- Entrega Confiável
- Reconstrução de dados ordenados
- Controle de Fluxo
 
Controle das Conversações
 
Controle das Conversações
 
Suporte a Comunicação Confiável
A camada de transporte tem a função de gerenciar os dados da camada de aplicação.
As três operações básicas de confiabilidade da camada de transporte:
- Rastreamento de dados transmitidos
- Confirmação de dados recebidos
- Retransmissão de quaisquer dados não confirmados
É criada uma sobrecarga adicional sobre a rede devido ao uso de recursos como: 
confirmação, rastreamento e retransmissão
Dados Confiáveis: Páginas web, e-mail
Não confiáveis: Vídeos e telefones IP
 
TCP e UDP
Protocolo UDP (User Datagram Protocol)
Simples e sem conexão. Entrega de dados com 
baixa sobrecarga.
Os segmentos são chamados de Datagramas e 
são enviados como “melhor esforço”
Aplicação: Video, DNS, VOIP
 
TCP e UDP
Protocolo TCP
Causa sobrecarga, as funções são:
- entrega ordenada
- entrega confiável
- controle de fluxo
 
Endereçamento de Porta
 
Endereçamento de Porta
A identificação das portas pelos protocolos UDP e TCP é pelo 
cabeçalho do segmento.
Há campos chamados porta de origem e porta de destino.
Os processos servidores conversão em portas estáticas, enquanto que 
os processos clientes escolhem dinamicamente a sua porta de 
conversação.
Número de porta + endereço IP = Identifica o host e o processo que 
esta enviando ou recebendo o segmento(Soquete).
 
Endereçamento de Porta
Os diferentes tipos de portas:
Portas conhecidas(Número 0 a 1023): Reservados para serviços e 
aplicações definidos.
Portas Registradas(Números 1024 a 49151): Portas designadas 
para processos ou aplicações de usuários.
Portas Dinâmicas ou Privadas(Número 19152 a 65535): São 
designadas dinamicamente a aplicações do cliente quando se 
inicia uma conexão. Normalmente usada por clientes P2P.
 
Endereçamento de Porta
 
Endereçamento de Porta
 
Endereçamento de Porta
 
Endereçamento de Porta
Netstat: Lista as conexões TCP ativas: protocolo, endereço local e o 
número da porta, endereço externo, número da porta e estado da 
conexão.
 
Segmentação e Reagrupamento
 
Segmentação e Reagrupamento
A camada de transporte divide os dados da aplicação, de forma a 
assegurar que os dados sejam enviados nos limites do meio e 
que os dados de diferentes aplicações possam ser 
multiplexadas no meio.
No TCP, cada segmento contém um número sequencial usado para 
reagrupar os segmentos na ordem correta.
UDP não há marcação de ordem – não importa a ordem que os 
segmentos chegam. Resulta em uma transferência mais rápida de 
dados.
 
TCP – Conversação Confiável
A confiabilidade do TCP é realizada com o uso de 
sessões orientadas a conexão. Antes de enviar algum 
dado, a camada de transporte inicia um processo 
para criar a conexão.
O destino envia confirmação do recebimento dos 
segmentos da origem.
A medida que a origem recebe os dados pode enviar os 
próximos segmentos.
 
TCP
 
TCP
A confiabilidade da comunicação TCP é realizada com o uso de 
sessões orientadas à conexão. Antes que um host usando o TCP 
envie dados para outro host, a camada de Transporte inicia um 
processo para criar uma conexão com o destino.
Esta conexão habilita o rastreamento de uma sessão, ou um fluxo 
de comunicação entre os hosts. 
Este processo assegura que cada host está ciente e preparado 
para a comunicação.
 
Uma conversação TCP completa exige o estabelecimento de uma 
sessão entre os hosts em ambas as direções.
 
Processos TCP em Servidores
Um servidor individual não pode ter dois serviços designados ao mesmo 
número de porta dentro dos mesmos serviços da camada de 
Transporte.
 
Estabelecimento de Conexão
Processo de apresentação com handshake triplo: 
1. Cliente inicia a comunicação enviando um segmento, com o valor inicial da 
sequencia e o bit SYN ativado.
2. Servidor responde com um ACK com valor de sequencia recebido mais 1, 
um próprio valor de sequencia(maior do que o recebido) e SYN ativado.
3. O cliente confirma com o valor de sequencia recebido mais 1, completa o 
estabelecimento da comunicação.
 
TCP
Bits do TCP:
URG - Indicador urgente de campo significativo
ACK - Campo significativo de confirmação
PSH - função Push
RST - Restabelecer a conexão
SYN - Sincronizar números de sequência
FIN - Não há mais dados do remetente
Quando estão com valor 1 indicam que são informações de controle e devem 
ser obedecidos.
 
TCP – Fechamento de Conexão
 
TCP – Fechamento de Conexão
1. Quando o cliente não tem mais dados para enviar no 
fluxo, ele envia um segmento com uma flag FIN definida.
2. O servidor envia uma ACK para confirmar o recebimento 
do FIN para encerrar a sessão do cliente para o servidor.
3. O servidor envia um FIN para o cliente, para encerrar a 
sessão do servidor para o cliente.
4. O cliente responde com um ACK para confirmar o FIN do 
servidor.
 
Reagrupamento de Segmentos TCP
Quando os serviços enviam dados usando o 
TCP, os segmentos podem chegar no seu 
destino fora de ordem. Para a mensagem 
original ser entendida pelo receptor, os dados 
desses segmentos são reagrupadosna sua 
ordem original. Os números de sequência são 
designados no cabeçalho de cada pacote para 
alcançar essa meta. 
 
Reagrupamento de Segmentos TCP
 
Confirmando TCP com janelamento
Um host vai enviar um segmento de 10 bytes para outro host.
- O primeiro host envia o segmento com o número de sequencia 1;
- receptor recebe o número de sequencia 1 e verificou que tem 10 bytes, envia 
uma confirmação ao primeiro host definindo o número da sequencia 11. 
Indicando que espera receber o byte número 11;
- O remetente recebe a confirmação e envia o próximo segmento iniciando no 
byte 11.
Tamanho da janela: É a quantidade de dados que a origem pode transmitir 
antes de uma confirmação.
 
Confirmando TCP com janelamento
 
Retransmissão TCP
Independente da rede, sempre haverá perda de dados.
TCP fornece métodos para gerenciar as perdas de segmentos.
O host de destino reconhece os dados e os confirma, apenas se estes dados 
completarem o fluxo de dados continuo esperado.
Exemplo:
Segmentos com o número de sequencia 1500 a 3000 e 3400 a 3500 são 
enviados. O host de destino apenas confirma com 3001,
Só foram confirmados os segmentos de 1500 a 3000, os outros 
segmentos não faziam parte dos dados contínuos esperados.
 
Retransmissão TCP
Se o host de origem não receber a confirmação, ele aguardará 
um período pré-determinado de tempo. 
Fará a retransmissão começando com um mais o último 
número de sequencia confirmado.
Animação 4.3.3.1
Confirmação Seletiva → Aceita confirmações não contínuas.
 
Controle de Congestionamento TCP
Controle de fluxo:
O TCP faz um ajuste na taxa de transmissão, este ajuste 
é adaptado com a quantidade de dados que o destino 
pode receber.
No TCP há o campo tamanho da janela que especifica 
a quantidade de dados que podem ser transmitidos 
antes que precise de uma confirmação.
O TCP ajusta a taxa efetiva máxima de forma a ocorrer o 
mínimo possível de retransmissões.
 
Controle de Congestionamento TCP
 
Controle de Congestionamento TCP
O TCP também pode usar janelas de tamanho dinâmico, 
quando há uma rede de tamanho restrito.
Se o destino quiser diminuir a velocidade de transmissão de 
dados, pode enviar um valor de tamanho de janela menor.
Havendo alguma perda de pacote o remetente tenderá a 
diminuir a sua janela, de forma a se adaptar ao receptor.
Entretanto quando houver estabilidade o remetente tenderá 
a aumentar sua velocidade de transmissão até ocorrer 
uma nova perda.
 
Controle de Congestionamento TCP
 
UDP – Baixo Overhead vs Confiabilidade
Possui um overhead mais baixo que o TCP – não tem os controles do TCP.
Protocolos de aplicação que usam a camada de transporte:
- Domain Name System (DNS)
- Simple Network Management Protocol (SNMP)
- Protocolo de Configuração Dinâmica de Host (DHCP)
- Routing Information Protocol (RIP)
- Trivial File Transfer Protocol (TFTP)
- Jogos On-line
Há algumas aplicações que podem tolerar perda de dados, se estas aplicações usassem 
TCP teriam que suportar grandes atrasos, devido a verificação de erros e controles 
do TCP.
 
Reagrupamento de Datagramas UDP
Não há conexão, podemos dizer que o UDP é baseado em transação, 
Se há dados para enviar simplesmente são enviados.
PDU da UDP é um datagrama. Porém também podemos usar segmento
UDP não rastreia número de sequencia, logo não reordena os 
datagramas.
Reagrupa os dados na ordem recebida.
Se a sequencia dos dados é importante para a aplicação, ela terá que 
fazer esta ordenação.
 
Reagrupamento de Datagramas UDP
 
Solicitações UDP e Processos de 
Servidores
Da mesma forma que o TCP, aplicações designam 
número de portas conhecidas ou registradas.
 
Processos de Cliente UDP
 
Resumo