REDES DE COMPUTADORES
Camada de Transporte
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Redes de Computadores – Camada de Transporte
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O nível de transporte é o coração da pilha de protocolos. Sua tarefa é
prover transporte confiável e eficiente de dados de uma máquina origem
para uma máquina destino, independente da (ou das) rede física existente.
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O hardware e software no nível de transporte que desempenha essa
função é chamado de entidade de transporte, podendo se localizar no
núcleo do sistema operacional, em um processo separado ou mesmo na
placa de interface de rede.
Entidade de transporte
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O nível de transporte, de modo semelhante ao nível de rede, oferece o
serviço com conexão e sem conexão. Por esse fato, levanta-se a questão:
Por que existir o nível de transporte?
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A resposta é sutil, mas crucial. O nível de rede é parte da subrede de
comunicação e é implementado (pelo menos em MANs e WANs) pelas
operadoras de telecomunicação. O que ocorre se o nível de rede oferece
serviço orientado à conexão, mas não confiável? Se ele perde pacotes com
freqüência? Se os roteadores envolvidos entram em pane com alguma
freqüência?
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Problemas ocorrem na subrede de comunicação, sobre a qual os usuários
finais não têm controle total. A solução do problema é colocar mais um nível
sobre o nível de rede (o nível de transporte!) para melhorar a qualidade do
serviço (Quality of Service – QoS).
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QoS de transporte pode permitir ao usuário especificar valores desejáveis,
aceitáveis e mínimos para vários parâmetros na hora da abertura de uma
conexão (quando se usa o serviço com conexão).
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Os principais parâmetros de QoS são descritos na tabela a seguir.
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Primitivas de Transporte
 Fundamentalmente, o nível de transporte (nas várias
arquiteturasde rede) oferece as primitivas mostradas na
tabela a seguir.
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Para se ter uma idéia de funcionamento, considere uma aplicação de rede
com um programa servidor e vários programas clientes (p.ex., o IRC). As
primitivas usadas por cada elemento envolvido na comunicação seriam:
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De início, o servidor executa um LISTEN (chamando uma rotina de biblioteca
que faz uma chamada ao sistema operacional que bloqueia o programa
servidor) para ficar aguardando solicitações de abertura de conexão feitas por
clientes;
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Um cliente, desejando "falar" com o servidor, executa um CONNECT, sendo
bloqueado até obter uma resposta do servidor (ou até esgotar um temporizador);
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O servidor recebe o pedido de abertura de conexão, responde confirmando, e
libera o fluxo de comunicação com o cliente;
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Cliente e servidor trocam dados entre si com chamadas a SEND e RECEIVE;
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O cliente encerra a conexão com DISCONNECT;
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O servidor aceita a desconexão e continua a aguardar pedidos de abertura de
conexão.
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Elementos de Protocolos de Transporte
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A camada de transporte guarda algumas semelhanças
com a camada de enlace de dados:
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Controle de erro;
Controle de sequenciamento;
Controle de fluxo.
Apresenta, porém, algumas diferenças importantes:
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Endereçamento de aplicação (processos) no emissor e receptor;
Abertura/ Encerramento de conexão mais elaborado com
tratamento de dados "em trânsito" na subrede;
Armazenamento temporário de segmentos no emissor e
receptor;
Grande quantidade de conexões simultâneas, necessitando de
maior controle de fluxo.
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Endereçamento de aplicação ao nível de transporte
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Como um programa cliente que deseja abrir uma conexão com um
programa servidor identifica de forma única o servidor? Como o
próprio cliente se identifica para o servidor?
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Normalmente são usados endereços de transporte, a partir dos
quais os servidores ficam aguardando ("escutando") pedidos de
abertura de conexão. São os chamados Pontos de Acesso do
Serviço de Transporte (Transport Service Access Point – TSAP),
que são análogos aos Pontos de Acesso do Serviço de Rede
(Network Service Access Point – NSAP).
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Em muitas arquiteturas de rede, endereços de transporte são
números inteiros (padronizados em uma dada arquitetura) que
identificam programas servidores e programas clientes em
máquinas da rede.
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A figura a seguir ilustra a utilização desses endereços de transporte.
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Endereçamento de programas (TSAPs) e máquinas (NSAPs)
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Estabelecimento de Conexão
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Teoricamente simples:
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O problema é que solicitações ou respostas podem se perder (ou
serem duplicadas) no caminho:
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Origem envia solicitação (TPDU) de abertura de conexão (CONNECT
REQUEST - CR)
Destino recebe CR e envia resposta favorável (ACCEPT ACK) ou
desfavorável (REJECT)
Origem inicia transmissão se recebe ACCEPT ACK
Pode haver duplicação de solicitação quando uma confirmação demora
muito a chegar
A subrede pode reter um pacote por um tempo relativamente longo,
gerando instabilidades
Como resolver o problema?
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Usando um mecanismo Conhecido por Threeway Handshake (ou
Aperto de mão em três vias)
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Threeway handshake
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Theeway Handshake em situação normal
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Emissor envia CONNECT com número de sequência X
Receptor envia ACK com sequência Y, e reconhecendo sequência X
Emissor recebe ACK e inicia envio de dados (DATA) com sequência X,
reconhecendo sequência Y
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Threeway Handshake com duplicação de CR
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Threeway Handshake com duplicação de CR
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Receptor recebe CR duplicado, ignora a segunda ocorrência porque a conexão
já foi aberta e reenvia ACK
Emissor recebe ACK, ignora porque a conexão já foi aberta e envia REJECT
Receptor recebe REJECT e fica sabendo que a conexão também já está aberta
no emissor (cai na real, descobrindo que foi enganado por um CR duplo)
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Encerramento de Conexão
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Não é tão simples quanto possa parecer. Pode ser:
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Assimétrico, quando emissor ou receptor fecha a conexão e a
comunicação física é interrompida (como no sistema telefônico)
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Simétrico, quando a comunicação é vista como duas conexões
unidirecionais e o emissor e o receptor devem ser liberados
separadamente.
Problema dos dois exércitos
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Como sincronizar os ataques da tropa A com a tropa B, para
vencer a tropa C, sendo que A e B juntas vencem a tropa C, mas
A e B isoladas perdem da tropa C?
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Problema dos dois exércitos
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Se cada tropa esperar a confirmação do parceiro, nunca se fará
nada!
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Com rede é bem mais fácil, usando-se técnicas de retransmissão
temporizada e desconexão temporizada, como mostrado nas figuras a
seguir.
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Encerramento normal de conexão
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Encerramento de conexão com perda de ACK
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Encerramento de conexão com perda de resposta
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Encerramento de conexão com perda de resposta e DR seguintes
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Controle de Fluxo e Armazenamento Temporário
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Controle de fluxo é facilmente resolvido com o uso de
protocolos de janela deslizante (slide window), como
visto na camada de enlace.
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Quando um emissor não pode (ou não quer) receber mais
segmentos do receptor, envia para o mesmo uma mensagem
definindo tamanho 0 (zero) para a janela deslizante de recepção
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Posteriormente, envia mensagem de controle indicando um
novo N para o reinicio da transmissão emissor → receptor
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Basta ter bits para window size no TPDU
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Armazenamento temporário é necessário porque durante a
transmissão de uma mensagem dividida em vários segmentos, a
camada de transporte guarda os segmentos enviados e ainda não
confirmados (ACK) pelo receptor, para poder fazer eventuais
retransmissões.
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É preciso haver área de armazenamento temporários para diversos
segmentos de diversas conexões em andamento.
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A gerência dessa área de armazenamento pode ser feita de várias
formas, sendo bastante comum a utilização de listas encadeadas
com elementos de tamanho fixo ou variável e listas circulares
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Esse armazenamento temporário é necessário para o emissor e
para o receptor (que deve armazenar segmentos até poder
recompor a mensagem original e entrega-lá para as camadas
superiores).
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Gerência de armazenamento temporário
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