لایه انتقال در شبکه اینترنت

لایه انتقال در شبکه اینترنت

اسلاید 1: لايه انتقال در شبکه اينترنت مفاهيم لايه انتقال مفهوم پورت و سوکت تشريح پروتکل TCP روش برقراري ارتباط در پروتکل TCP روش کنترل جريان داده‌ها در پروتکل TCP زمان سنجها و عملکرد آنها در پروتکل TCP پروتکل UDPهدفهاي آموزشي :

اسلاید 2: فیزیکیپیوند دادهشبکهانتقالجلسهنمایشکاربردمدل هفت لایه ای OSI (open system interconnection (

اسلاید 3: واسط شبکهشبکهانتقالکاربردمدل چهار لایه ای TCP/IP (Transmission control protocol (

اسلاید 4: فیزیکیپیوند دادهشبکهانتقالجلسهنمایشکاربردواسط شبکهشبکهانتقالکاربردTCP/IPOSI

اسلاید 5: پروتکلهاي لايه انتقال TCP Transmisson Control ProtocolUDPUser Datagram Protocol

اسلاید 6: هدايت و مسيريابي بسته‌هاي اطلاعاتي از يک ماشين ميزبان به ماشين ديگر عدم حل مشکلات احتمالي به وجود آمده براي بسته‌هاي IP در مسير لايه IP فراهم آوردن خدمات سازماندهي‌شده, مبتني بر اصول سيستم عامل, براي برنامه‌هاي کاربردي در لايه بالاتر جبران کاستي‌هاي لايه IPلايه انتقال

اسلاید 7: کاستي‌هاي لايه IP عدم تضمين درآماده‌بودن ماشين مقصد جهت دريافت بسته برقراري يک ارتباط و اقدام به هماهنگي بين مبدأ و مقصد قبل از ارسال هر گونه دادهراهکارهاي پروتکل TCP عدم تضمين در به ترتيب رسيدن بسته‌هاي متوالي و داده‌ها و صحت آنها قراردادن شماره ترتيب(sequence number) براي داده‌ها تنظيم کد 16 بيتي کشف خطا در مبدأ و بررسي مجدد آن در مقصد جهت اطمينان از صحت داده‌ها

اسلاید 8: عدم تنظيم سرعت ارسال و تحويل بسته‌ها عدم تمايز در دريافت بسته‌هاي تکراري در مقصد ( Duplication Problem) قرار دادن شماره ترتيب در بسته ارسالي استفاده از الگوريتم پويا جهت تنظيم مجموعه زمانسنجها عدم توزيع بسته‌ها بين پروسه‌هاي مختلف اجرا شده بر روي يک ماشين واحد قراردادن آدرس پورت پروسه فرستنده و گيرنده در سرآيند بسته ارساليکاستي‌هاي لايه IPراهکارهاي پروتکل TCP

اسلاید 9: شماره شناسايي مشخص‌کننده هر پروسه براي برقراري يک ارتباط با پروسه‌ي ديگر بر روي شبکهآدرس پورتPortProtocolUse21FTPFile transfer23TelnetRemote login25SMTPE-mail69TFTPTrivial File Transfer Protocol79FingerLookup info about a user80HTTPWorld Wide Web110POP-3Remote e-mail access119NNTPUSENET newsشماره پورتهاي استاندارد

اسلاید 10: آدرس سوکتزوج آدرس IP و آدرس پورت مشخص‌کننده يک پروسه يکتا و واحد بر روي هر ماشين در دنيا (IP Address: Port Number)= Socket Address193.142.22.121 : مثال 80

اسلاید 11: ساختار بسته هاي پروتکل TCPTPDU = Transport Protocol Data Unit= بسته توليد شده در لايه انتقال = قطعهTCP

اسلاید 12: بسته پروتکل TCP

اسلاید 13: فيلد Source Port فيلد 16بيتي آدرس پورت پروسه مبدأ Email port number : 25

اسلاید 14: فيلد Destination Port فيلد 16 بيتي آدرس پورت پروسه مقصد

اسلاید 15: فيلد Sequence Number فيلد 32 بيتي مشخص کننده شماره ترتيب آخرين بايت قرارگرفته شده در فيلد داده از بسته جاري : یعنی داده ها تا بایت شماره 1343 درون فیلد داده قرار گرفته اند. این بدان معنا نیست که 1343 بایت داده در فیلد داده قرار گرفته اند. شماره ترتیب اولین بایت یک عدد تصادفیست و لزوما از 0 شروع نمیشود.1343

اسلاید 16: فيلد Acknowledgement Number فيلد 32 بيتي مشخص‌کننده شماره ترتيب بايتي که فرستنده بسته، منتظر دريافت آن است. مثلا اگر عدد درون این فیلد 1000 باشد، فرستنده متوجه میشود که 999 بایت توسط گیرنده درست دریافت شده است و گیرنده منتظر بایتهای 1000 ام به بعد می باشد.

اسلاید 17: فيلد 4 بيتي مشخص کننده طول سرآيند بسته TCPبرمبناي کلمات 32 بيتي . مثلا عدد 7 دراین بیتمشخص میکند که طول سرایند بسته 28 بایت است. حداقل مقدار = 5 : چون قسمت ثابت و اجباری در یک بسته TCP ، 20 بایت است. تعيين کننده محل شروع داده‌ها در بسته TCP فيلد TCP Header Lenght

اسلاید 18: URGACKPSHRSTSYNFINبيتهاي Flag ( بیتهای کنترل یا بیتهای درخت کریسمس)6 بيتي بيت URG 6 بيت بلااستفاده جهت استفاده درآينده6 بيت بلااستفاده مقدار فيلد = 1 نشان دهنده معتبر بودن مقدار موجود در فيلد Urgent Pointerمقدار فيلد = 0 نشان دهنده نا معتبربودن مقدار موجود در فيلد Urgent Pointer که از آن چشمپوشی میشود.

اسلاید 19: URGACKPSHRSTSYNFINبيت ACKمقدار فيلد = 1 نشان‌دهنده معتبر بودن مقدار موجود در فيلد Acknowledgement Number بيت PSH( (PUSHمقدار فيلد = 1 نشان‌دهنده تقاضاي فرستنده اطلاعات از گيرنده اطلاعات جهت بافرنکردن داده‌هاي موجود در بسته و تحويل سريع بسته به برنامه‌هاي کاربردي به منظور انجام پردازشهاي بعدي(تمرین : مثال بیاورید؟)بيت RSTمقدار فيلد = 1 نشان‌دهنده قطع ارتباط به صورت يکطرفه و ناهماهنگ

اسلاید 20: بيت SYN تغيير مقدار اين فيلد جهت برقراري ارتباط توسط ماشين روند برقراي ارتباط TCPالف) تنظيم بيتهاي 0ACK= و SYN=1 توسط شروع کننده ارتباط در يک بسته TCP بدون داده ( تقاضاي برقراري ارتباط = Connection Request )ب) تنظيم بيتهايSYN=1 و ACK=1در صورت قبول طرف دريافت‌کننده بسته تقاضاي برقراري ارتباط به برقراري ارتباط

اسلاید 21: مشخص‌کننده قطع و پايان ارسال اطلاعات هنگام اتمام داده‌هاي ارسالي توسط طرفين با 1 نمودن مقدار اين بيت هنگام ارسال آخرين بستهقطع کامل ارتباط: 1 نمودن مقدار اين فيلد توسط هر دو ماشين فرستنده و گيرندهقطع ارتباط يکطرفه: 1 نمودن مقدار اين فيلد توسط يکي از طرفين ارتباطبيت FINمشخص کننده مقدار ظرفيت خالي فضاي بافر گيرندهفيلد Windows Size

اسلاید 22: فيلد Checksum فيلد 16 بيتي حاوي کد کشف خطاطريقه محاسبه کد کشف خطا تقسيم کل بسته TCP به قالبهاي 16 بيتي ( منهاي قسمت Checksum ) ايجاد يک سرآيند فرضي و تقسيم آن به صورت کلمات 16 بيتي جمع تمامي کلمات در مبناي مکمل 1 و منفي نمودن عدد حاصل در مبناي مکمل 1 و قرارگرفتن عدد حاصل در فيلد Checksumجمع کل کلمات 16 بيتي موجود در بسته TCP + سرآيند فرضي = 0 عدم بروز خطا در حين ارسال داده‌ها

اسلاید 23: Source IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressSource IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressDestination IP AddressTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment LengthTCP Segment Length00000110000001100000011000000110000001100000011000000110000001100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000ساختار سرآيند فرضي 32 بيت آدرس IP ماشين مبدأ 32 بيت آدرس IP ماشين مقصد يک فيلد 8 بيتي کاملاً صفر فيلد 8 بيتي پروتکل که براي پروتکل TCP = 6 فيلد TCP Segment Length = طول کل بسته TCP

اسلاید 24: مشکلات checksum : تمایز لایه ها و پنهانسازی جزئیات درونی هر لایه از لایه دیگر را درنظر نمیگیرد.

اسلاید 25: فيلد Option فيلد اختياري شامل مقدار حداکثر طول بسته قراردادن کدهاي بي ارزش در اين فيلد به جهت آنکه طول بسته ضريبي از 4 باقي بماندفيلد Urgent Pointerاشاره گر به موقعيت داده‌هاي اضطراري موجود در بسته TCP( مثل وقفه : این فیلد برای مشکلاتی مانند وقفه که غیرمنتظره هستند، راه حل ارائه میکند.)

اسلاید 26: روش برقراري ارتباط در پروتکل TCPروش دست تکاني سه مرحله‌ايمرحله اول: ارسالِ يک بسته TCP خالي از داده از طرف شروع‌کننده ارتباط با بيتهاي SYN=1 و ACK=0 و قراردادن عدد x درون فيلد شماره ترتيب اعلام شروع ترتيب داده‌هاي ارسالي از x+1 به ماشين طرف مقابل پيشگيري از مساوي بودن شماره ترتيب داده‌هاي ارسالي با انتخاب مقدار x به صورت تصادفي

اسلاید 27: روش دست تکاني سه مرحله‌ايمرحله دوم : رد تقاضاي برقراري ارتباط: ارسال بسته‌اي خالي با بيت RST=1 قبول تقاضاي برقراري ارتباط: ارسال بسته خالي با مشخصات زير از طرف گيرنده بسته تقاضا: بيت SYN = 1 بيت ACK = 1 Acknowledgement = x+1 Sequence Number = y

اسلاید 28: روش دست تکاني سه مرحله‌اي مرحله سوم:تصديق شروع ارتباط از طرف شروع‌کننده ارتباط با قراردادن مقادير زير در بيتهاي:SYN = 1 ACK = 1Acknowledgement Number = y + 1 Seq. No = x + 1

اسلاید 29: مراحل دست تكاني سه مرحله اي براي برقراري ارتباط در پروتكلTCPSYN=1Sequence Number=x1SYN=1, ACK=1 Sequence Number=ySequence Number=x+1SYN=1, ACK=1 Sequence Number=x+1Ack.Number=y+123

اسلاید 30: روند خاتمه ارتباط TCP ارسال بسته TCP با بيت FIN = 1 از طرف درخواست‌کننده اتمام ارسال موافقت طرف مقابل با اتمام ارتباط يکطرفه و ادامه ارسال داده توسط آن قطع ارتباط دو طرفه با يک نمودن مقدار بيت FIN در آخرين بسته ارسالي و تصديق پايان ارتباط از طرف مقابل

اسلاید 31: کنترل جريان و ازدحام در پروتکل TCP استفاده از بافر جهت کنترل جريان داده‌ها در پروتکل TCP بافرشدن داده‌ها قبل از ارسال به برنامه کاربردي لايه بالاتر امکان عدم دريافت و ذخيره داده‌ها توسط برنامه کاربردي درمهلت مقرر و پرشدن بافر اعلام حجم فضاي آزاد بافر در فيلد Window درهنگام ارسال بسته TCP به طرف مقابل ايجاد يک ساختمان داده خاص به ازاي هر ارتباط برقرارشده TCP و نگهداري اطلاعاتي ازآخرين وضعيت ارسال و دريافت جريان داده‌ها = ساختمان داده بلوک نظارت بر انتقال = TCB = Transmission Control Block

اسلاید 32: توضيحنام متغيرمتغيرهاي نظارت بر ارسال داده‌هامتغيرهاي نظارت بر ارسال داده‌هاشمارة ترتيب آخرين بسته اي كه ارسال شده ولي هنوز پيغام Ack آن برنگشته است.SND.UNAشمارة ترتيب آخرين بايت كه داده ها از آن شماره به بعد در بستة بعدي كه بايد ارسال شود.SND.NXTميزان فضاي آزاد در بافر ارسالSND.WNDشمارة ترتيب آخرين داده هاي اضطراري كه تحويل برنامة كاربردي شده است.SND.UPSND .WL1SND.WL2شمارة ترتيب آخرين داده هايي كه بايد آني به برنامة كاربردي گسيل (Push) شود.SND.PUSHمقدار اولية شمارندة ترتيب داده هاي دريافتي كه در حين ارتباط بر روي آن توافق مي‌شود.SND.ISSمتغيرهاي نظارت بر دريافت داده‌هامتغيرهاي نظارت بر دريافت داده‌هاشمارة ترتيب آخرين بايت در بستة بعدي كه از آن شماره به بعد انتظار دريافت آنرا دارد.RCV.NXTميزان فضاي آزاد در بافر دريافتRCV.WNDشمارة ترتيب آخرين داده هاي اضطراري كه براي برنامة طرف مقابل ارسال شده است.RCV.UPمقدار اولية شمارندة ترتيب داده هاي ارسالي كه در حين ارتباط بر روي آن توافق مي‌شود.RCV.IRSمتغيرهاي ساختمان داده TCP

اسلاید 33: فرستندهگيرندهفضاي بافرگيرنده4 Kbyte گيرنده 2KB از بافر ميخواندمثال روند کنترل جريان در پروتکل TCPWindow Size=0فرستنده متوقف مي‌شودارسال 2 Kbyte دادهارسال 1 Kbyte دادهفرستنده مجدداً احيا مي‌شودWindow Size=2048Window Size=2048ارسال 2 Kbyte داده

اسلاید 34: زمان سنجها در پروتکلTCP TCP Timerوابستگي عملکرد صحيح پروتکل TCP به استفاده درست از زمان سنجهازمان سنجها Retransmission TimerKeep- Alive Timer Persistence Timer Quite Timer Idle Timer

اسلاید 35: زمان سنج Retransmission Timer پس از برقراري ارتباط و ارسال بسته براي پروسه مقصد, زمان‌سنجي (RT) با مقدار پيش فرض تنظيم و فعال مي‌گردد و شروع به شمارش معکوس مي‌نمايد که اگر در مهلت مقرر پيغام دريافت بسته (Ack) نرسيد رخداد انقضاي زمان تکرار روي داده و ارسال مجدد بسته صورت گيرد. Retransmission Timeout Event

اسلاید 36: 1- عمل ارسال مجدد يک بسته چند بار بايد تکرارشود؟2- مقدار پيش فرض زمان سنج چه مقدار باشد؟در شبکه های محلی سریع زمان رفت یک بسته و برگشت پیغام دریافت آن، حدود کسری از میلی ثانیه خواهد بود.در شبکه WAN این زمان رفت و برگشت، تا چندین ثانیه ممکن است طول بکشد. اگر قرار باشد زمان پیش فرض زمانسنج RT به مقداری کم تنظیم شود، آنگاه اگر مقصد راه دوری باشد قبل از آنکه بسته بتواند به مقصد برسد مهلت زمانسنج به پایان میرسد و بسته دوباره ارسال میشود و این کار به طور متوالی انجام میشود و باعث مصرف بیهوده پهنای باند و ترافیک خط می شود. همچنین اگر مقدار زمانسنج مقدار زیادی درنظرگرفته شود در شبکه های کوچکتر هنگام بروز خطا تاخیر زیادی به وجود می آید.عملکرد اين زمان سنج Retransmission Timer بسيار ساده است اما مشکل در اينجاست که:بهترين راه تنظيم زمان سنج : روشهاي وفقي و پويا

اسلاید 37: RTTnew=RTTold+4*DnewDnew=.Dold+(1-).(RTTold-M)=7/8 مقدار اوليه D مي‌تواند صفر باشد.ب) تنظيم يک زمان‌سنج به ازاي ارسال هر بسته و اندازه زمان رفت و برگشت پيغام دريافت بسته = Mالف) ايجاد يک متغير حافظه يه نام RTT و مقداردهي آن هنگام برقراري يک ارتباط TCPالگوريتم Jacobsonج) بهنگام شدن مقدار پيش فرض زمان سنج از رابطه:

اسلاید 38: Keep- Alive Timer توقف ارسال اطلاعات و عدم تبادل داده علي رغم فعال و باز بودن ارتباط TCP قطع ارتباط يکي از طرفين به دليل خرابي سخت افزاري و يا نرم افزاري بازگشت پيغام دريافت از طرف مقصد ارتباط TCP باز و فعال است جهت تمايز اين دو حالتعدم بازگشت پيغام دريافت قطع ارتباط به صورت يکطرفه و آزاد نمودن تمام بافرها ارسال بسته TCP خالي از داده از طرف فرستنده اطلاعات براي مقصد با استفاده از زمان سنج Keep- Alive Timer (زمان پيش فرض بين 5 تا 45 ثانيه)

اسلاید 39: مقدار فضاي بافر آزاد يکي از طرفين ارتباط صفر (Window Size= 0) متوقف شدن پروسه طرف مقابل خالي شدن مقداري از فضاي بافر پر شده بعد از مدتي اعلام آزادشدن فضاي بافر جهت احياي پروسه بلوکه و متوقف شده توسط سيستم عامل و شروع و ادامه ارسال پروسه متوقف شدهPersistence Timerارسال بسته TCP در فواصل زماني منظم با استفاده از زمان سنج Persistence Timer پس از آزاد شدن فضاي بافر براي پروسه بلوکه‌شده(deadlock) جهت احيا و ادامه ارسال داده توسط آن

اسلاید 40: Quite Timerهنگام بسته شدن يک ارتباط TCP با شماره پورت خاص تا مدت زمان معيني که زمان سنج Quite Timer تعيين مي نمايد (مقدار پيش فرض = 30 تا 120 ثانيه) هيچ پروسه اي اجازه استفاده از شماره پورت بسته شده را ندارد.جهت رسيدن بسته هاي سرگردان ناشي از ارتباط پايان يافته موجود در شبکه به مقصدIdle Timer اگر تلاش براي تکرار ارسال يک بسته بيش از حد متعارف انجام شود ارتباط TCP را بصورت يکطرفه رها کرده و قطع مي‌نمايد. مقدارمعمول آن 360 ثانيه است.

اسلاید 41: پروتکل UDP پروتکل بدون اتصال (Connectionless) پروتکل ساده و سريع کاربرد در سيستم هاي DNS و TFTPارسال بسته به مقصد بدون اطمينان ازبرقراري ارتباط و آماده بودن ماشين مقصدبسته UDP

اسلاید 42: فيلدهاي بسته UDPفيلد UDP Lengthفيلد Source Port فيلد 16 بيتي مشخص کننده آدرس پورت پروسه مبدأفيلد Detination Port فيلد 16 بيتي مشخص‌کننده آدرس پورت پروسه مقصد فيلد 16 بيتي طول بسته UDP بر حسب بايت (شامل سرآيند و داده‌ها)

اسلاید 43: فيلد UDP Checksum فيلد 16 بيتي درج کد کشف خطا در اين فيلد فيلد اختياري (جهت ارسال ديجيتال صدا و تصوير مقدار تمام بيتها صفر )مناسبترين کاربرد پروتکل UDP = پروسه هايي که عمليات آنها مبتني بريک تقاضا و يک پاسخ مي‌باشد.مانند : سيستم DNS

اسلاید 44: ماشينهاي Big Edition و Little Editionماشين‌هاي Big Endian : ماشين‌هايي که ابتدا بايت پرارزش و سپس بايت کم ارزش را ذخيره مي‌کنند مثل کامپيوترهاي سري SUNماشين‌هاي little Endian : ماشين‌هايي که ابتدا بايت کم ارزش و سپس بايت پرارزش را ذخيره مي‌‌کنند مثل کامپيوترهاي شخصي با پردازنده سري 80X86 و پنتيوم

اسلاید 45: تشکيل بسته‌هاي IP ابتدا در حافظه و ارسال از طريق سخت افزار شبکه دريافت بسته IP ارسالي از يک ماشين Big Endian به يک ماشين Little Endian و يا برعکس تعويض بايتها و فاقد ارزش بودن محتوي بسته دريافتي پروتکل TCP/IP ، استاندارد ماشين‌هاي Big Endian را مبنا قرار داده است

اسلاید 46: فصل ششم: سرويس دهنده‌هاي نام حوزه DNS و اصول مديريت شبکه SNMP اصول سرويس دهنده‌هاي نام مفهوم نام حوزه و سلسله مراتب نام روشهاي جستجو در سرويس دهنده‌هاي نام پرس‌و‌جوي تکراري پرس‌و‌جوي بازگشتي پرس‌و‌جوي معکوس ساختار بانک اطلاعاتي در سرويس دهنده‌هاي نام قالب پيام در سرويس‌دهنده‌هاي نام حوزه اصول مديريت شبکه در اينترنت اصول پروتکل SNMPهدفهاي آموزشي :