لایه انتقال در شبکه اینترنت

لایه انتقال در شبکه اینترنت

اسلاید 1: مهندسی فناوری اطلاعات ارائه دهنده دکتر سيد امين حسينيhosseini@um.ac.ir E.mail:Home page: http://hosseini.staffcms.um.ac.ir

اسلاید 2: لايه انتقال در شبکه اينترنتروش برقراري ارتباط در پروتکل TCP روش کنترل جريان داده‌ها در پروتکل TCP زمان سنجها و عملکرد آنها در پروتکل TCP پروتکل UDP

اسلاید 3: 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 4: 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 5: 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 6: 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 7: کنترل جريان 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 8: 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.UPمقدار فیلد Sequence number SND .WL1مقدار فیلد Acknowledgement numberSND.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 9: 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 10: کنترل ازدحام در پروتکل TCP برای هر فرستنده دو پنجره در نظر گرفته می شود. پنجره اول بر اساس اعلام گیرنده مقدار می گیرد . پنجره دوم پنجره ازدحام است . هر یک از این پنجره ها حد اکثر تعداد بایتهایی را که فرستنده می توانند ارسال کند را مشخص می کند. تعداد بایتها مینیمم این دو خواهد بود.پنجره ازدحام در ابتذا پس از ارتباط مقدار می گیرد و مقدار آن طول جداکثر یک قطعه که موقع اتصال توافق شده اگر Ack در موقع مقرر آمد اندازه پنجره به اندازه طول حداکثر قطعه اضافه می شود(2 برابر).از آن پس هر قطعه که Ack آمد طول آن 2 برابر خواهد شد به صورت صعودی رشد می کند.اگر بسته ای تصدیق نشود برای جلوگیری ار ازدحام طول پنجره نصف می شود که به آن الگوریتم ژاکوبسن گویند

اسلاید 11: کنترل ازدحام در پروتکل TCP پارامتر آستانه thresholdTCP این پارامتر را علاوه بر 2 پنجره قبلی در نظر می گیرد.یک پارامتر داخلی هست که مقدار اولیه آن 64 کیلو بایت هست. وقتی پس از ارسال بسته ها که مهلت ارسال Ack گذشته باشد در این صورت مقدار آستانه نصف پنجره ازدحام می شود و مقدار پنجره ازدحام به مقدار اولیه خودش یعنی حداکثر 1 بسته.در این الگوریتم رشد نمائی ازدحام تا حد اکثر پارامتر آستانه رشد می کندو سپس به صورت خطی ادامه دارد تا اینکه Ack یک بسته نرسد.

اسلاید 12: الگوریتم کنترل ازدحام

اسلاید 13: وابستگي عملکرد صحيح پروتکل TCP به استفاده درست از زمان سنجهازمان سنجها Retransmission TimerKeep- Alive Timer Persistence Timer Quite Timer Idle Timer زمان سنجها در پروتکلTCP

اسلاید 14: 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 15: 1- عمل ارسال مجدد يک بسته چند بار بايد تکرارشود؟2- مقدار پيش فرض زمان سنج چه مقدار باشد؟عملکرد اين زمان سنج Retransmission Timer بسيار ساده است اما مشکل در اينجاست که:بهترين راه تنظيم زمان سنج : روشهاي وفقي و پويازمان سنج Retransmission Timer

اسلاید 16: RTT =  RTT + (1-  )MRT = β RTT β =4, =7/8ب) 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 TCP (مقدار بزرگ-از حد اکثر زمان پاسخ بزرگتر باشد)الگوريتم Jacobsonج) بهنگام شدن مقدار پيش فرض زمان سنج از رابطه:D=  D + (1-  ) |RTT-M| RT = RTT+ 4D β =4, =7/8 , First D =0

اسلاید 17: 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 30 تا 45 ثانيه)

اسلاید 18: 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 شدهارسال بسته TCP در فواصل زماني منظم با استفاده از زمان سنج Persistence Timer پس از آزاد شدن فضاي بافر براي پروسه بلوکه‌شده جهت احيا و ادامه ارسال داده توسط آنPersistence Timer

اسلاید 19: 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 20: پروتکل UDP پروتکل بدون اتصال (Connectionless) پروتکل ساده و سريع کاربرد در سيستم هاي DNS و FTPارسال بسته به مقصد بدون اطمينان ازبرقراري ارتباط و آماده بودن ماشين مقصدبسته UDP

اسلاید 21: 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 22: 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 DNSفيلدهاي بسته UDP

اسلاید 23: 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 24: 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