Explicit torlódás értesítés (ECN)

6 8 10 12 14 16

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Ütközési ablak (szegmensekben)

Átviteli körök

8 9 10 11 12 13 14 15

Átviteli körök

ssthresh TCP Tahoe TCP Reno

4.33: TCP torlódási ablak evolúciója (Tahoe és Reno)¹

W

W/2

Ü tk ö zé si a b la k

Idő

4.34: Additív növekedés, multiplikatív csökkenés (AIMD) jelenség¹

Azonban, ha az UDP még igazságos is volna, akkor sem oldódna meg teljesen a sávszélesség megosztásának a problémája, hiszen vannak olyan TCP feletti alkalmazások, amelyek párhuzamos kapcsolatokat nyithatnak. Ilyen elven m˝uködnek a Web böngész˝ok is. Példaként vegyünk 9 kliens-szerver alkalmazást, amelyek mindegyike TCP felett kommunikál egy R sávszélesség˝u vonalon. Ha megnyílik egy 10. alkalmazás, akkor minden alkalmazás küldési sebessége lekorlátozódik R/10-re. De, ha egy új alkalmazás 11 párhuzamos TCP kapcsolatot használ, akkor az új alkalmazás egy igazságtalan allokációval él, ami nagyobb, mintR/2.

4.7.3 Explicit torlódás értesítés (ECN)

Ahogy azt a TCP bevezetésekor tárgyaltuk, egy megbízható protokollt helyezünk a megbízhatatlan IP-re. Mivel az IP nem ad explicit visszajelzést a TCP-nek a hálózati torlódásról, ezért ez az ˝o feladata erre következtetni a csomagvesztésekb˝ol. Azonban készült egy olyan kiegészítés az IP-hez és a TCP-hez, amellyel a hálózat explicit jelezheti a küld˝onek és a fogadónak, ha torlódás van.

Az IP csomag fejlécében a ToS mez˝ot (2 bit) használhatja a forgalomirányító a torlódás jelzésére.

A vev˝o gép kezeli a torlódásvezérlést, ezért ha a vev˝o lát az IP-ben ECN-t a ToS mez˝oben, akkor a TCP nyugtában az ECE flag bit 1-re állításával jelzést adhat a küld˝onek.

1. TCP kapcsolat

R kapacitású 2. TCP kapcsolatkapcsolat

kapacitású vonal

4.35: Két TCP kapcsolat egy közös vonalon¹ 4.8 Ellen˝orz˝o kérdések

1. Ismertesd röviden a szállítási réteg szolgáltatásait és protokolljait.

2. Mi a szerepe a szállítási réteg multiplexelés/demultiplexelés képességének?

3. Ismertesd az UDP szolgáltatásait, mire használjuk, hogyan néz ki a szegmens fejléc?

4. Hogyan m˝uködik az Internet ellen˝orz˝o összeg? Ismertesd ezt egy példával.

5. Ismertesd a megbízható adatátvitel alapjai. Ismertesd az RDT 3.0 alapelveit vázlatos FSM modell segítségével.

6. Milyen cs˝o szervezés˝u protokollokat ismerünk? Mi ezek szerepe?

7. Lehet-e UDP felett is megbízható átvitel? Ha igen, hogyan?

8. Az RDT protokollban miért volt szükség sorszámra?

9. Az RDT protokollban miért volt szükség id˝ozít˝ore?

10. Ismertesd a TCP fontosabb képességeit alapelveit.

11. Ismertesd a TCP szegmens struktúra fontosabb elemeit, azok szerepét.

12. Ismertesd a TCP szekvenciaszámok szerepét és a nyugták elveit.

13. Ismertesd a TCP megfordulási id˝o, fogalmát, mérési módját, az id˝otúllépés meghatározását.

14. Ismertesd a TCP megbízható adatátvitel során használt elveket.

15. Ismertesd a TCP folyamvezérlés lépéseit a TCP ACK generálás eseteit.

16. Ismertesd TCP kapcsolatmenedzsment feladatát.

17. Ismertesd a torlódásvezérlés alapjai, motivációját.

18. Ismertesd TCP torlódásvezérlést.

19. Miért használják a TCP csatornát hang és videó továbbítására is?

4.9 Irodalomjegyzék, további olvasnivalók

[1] Keith Ross (Author) James Kurose (Author).Computer Networking: A Top-Down Approach (7th Edition. Pearson, 2016.

4.10 Kompetenciák és tanulási eredmények

Tudás Képesség Attit ˝ud Autonómia-felel˝osség

Tisztában van a

Miért érdekes ez a fejezet egy programozónak?

• Az alkalmazások háttér rendszerei felh˝oben, vagy valóságban IP hálózatként vannak megvalósítva, a biztonság/replikációs/alkalmazás zónákra bontáshoz kritikus az alhálózatok kialakítása és forgalomirányítók konfigurálása.

• IoT rendszerek esetében a különböz˝o NAT variációk kezelése ezek mély megértését igényli.

• Az SDN mutatja azt az irányt ami ma már elérhet˝o, illetve elérhet˝o lesz a felh˝o szolgáltatások hálózat virtualizációs képességeiben.

Az el˝oz˝o fejezetben ismertetett réteg lehet˝ové teszi a hálózat szélein elhelyezked˝o résztvev˝ok processzusai közötti kommunikáció. Ezt egy cs˝o absztrakció segítségével teszi függetlenné az alatta lév˝o rétegt˝ol. Az eddig megismert rétegek minda hálózat szélein futottak, akár kliens és szerver környezetben, akár szerver-szerver környezetben. A végfelhasználóink tehát megvoltak, de a képb˝ol hiányzott az, aki ezen adatokat ténylegesen eljuttatja egyik helyr˝ol a másikra. Ennek megszervezése és megvalósítása a hálózati réteg feladata. Mint ahogyan eddig is, itt sem egyedül oldja meg a feladatát. Épít az adatkapcsolati és a fizikai rétegre. A posta analógiára visszavezetve a hálózati réteg adja az irányítószámokat és a postahivatalokat, az felhasználókhoz a levelet közvetlenül eljuttató postások vagy a nagyobb hivatalok között közleked˝o furgonok, postavagonok az adatkapcsolati és fizikai rétegnek felelnek meg. A hálózati réteget szokták még a homokóra modellben is ábrázolni, ami jól mutatja a kitüntetett szerepét. A fejezet terjedelmi korlátok miatt nem tud mindent kell˝o mélységben tárgyalni, így javasoljuk a [6] tankönyv olvasását is részletek megismerése, mélyebb megértés érdekében. Fölötte és alatta is specifikus célú protokollok vannak. De az IP minden kapcsolatban közös. Ezt használják az üzemkritikus kórházi rendszereken túl a filmnézésen át az okosórák frissítéséig minden kommunikációs viszonylatban. Jelen fejezetben a hálózati réteg feladatait, felépítését és néhány fontos protokollját fogjuk áttekinteni.

5.1: Hálózati réteg feladata, IP homokóra 5.1 Hálózati réteg elemek

A hálózati részben a postahivatalok hálózati megfelel˝oi aforgalomirányítók (forgalomirányító).

Ok alkotják a hálózatot. A végfelhasználók és a szerverek forgalomirányítókhoz kapcsolódnak˝ amelyek tudják hogy merre kell továbbítani az adatcsomagot és továbbítják is azt. Egy-egy forgalomirányítónak több interfésze van. Az a dolga, hogy az adott interfészén beérkez˝o csomagot a célnak megfelel˝o másik interfészén kiküldje. Ezek az interfészek vannak kapcsolatban a konkrét adatkapcsolati réteggel és fizikai réteggel (optika, WiFi, Ethernet...). A számítógép hálózat tehát ilyen forgalomirányítókból és a közöttük lév˝o fizikai kapcsolatokból áll (látjuk majd kés˝obb, hogy itt lehetnek még egyébb eszközök is az útvonalon, de most maradjunk ezen az absztrakciós szinten).

A megoldandó probléma méretére jó támpont az, hogy a forgalomirányítók számára egy jó becslés az, hogy több mint 750.000.000 darab van bel˝olük (majd látjuk, hogy a forgalomirányítónak is több kategóriája van). Ezekhez kapcsolódik 4.500.000.000 felhasználó, akik naponta 4.000.000.000 GByte adatot küldenek át. E rendszert kell m˝uködtetni, megtalálni a legjobb útvonalat a 750 millió eszköz között és továbbítani a forgalmat a vonalakon. Hogy a probléma még érdekesebb legyen, eza hálózat igen dinamikusan változikmert a felhasználók mozognak, a forgalom dinamikus és mert hibák mindig el˝ofordulnak. Fontos azt megjegyezni, hogy a rétegben szerepl˝o forgalomirányítók csaka protokollverem els˝o 3 rétegével foglalkoznak. Egy forgalomirányító nem nézi meg a HTTP üzenetek mez˝oit. A hálózati réteg a hálózatot, mint gráfot tekinti, ahol a gráf csomópontjai a forgalomirányítók, a végpontjai pedig a felhasználók, szerverek.

5.2 Hálózati réteg felbontása

A hálózati rétegnek tehát szállítania kell az információkat és a szállításhoz szükséges döntéseket is meg kell hoznia. Melyik út a legcélszer˝ubb? Ezen problémák kezelése érdekében két síkra bontják:

• adat sík: Feladata az sdatok továbbítása (forwarding), ehhez megfelel˝o csomagolás megvalósítása.

• vezérl˝o sík: Feladata a hálózat topológiájának megismerés és a helyi döntésekhez szükséges információk begy˝ujtése összegezve - aforgalomirányítás (routing).

Az adatsík és a vezérlési sík aforgalomirányító táblájában (routing table)ér össze, ezt tölti, frissíti a vezérlés és ezt olvassa a továbbítás.

5.3 Hálózati réteg: adatsík

Az adatsík dolga tehát, mint ahogyan láttuk, a csomagok továbbítása. A rétegben kezelt információegységet csomagnak (packet)nevezzük. A hálózat entitásai a rétegen belül ezen csomagok plusz információi

5.2: Hálózati rétegek, eszközök¹

segítségével kommunikálnak egymással. A szállítási rétegb˝ol megkapják a szegmenst és azt kiegészítik, becsomagoljáka hálózati réteg alapegységébe, a csomagba. Ilyen csomag az IPv4-es és az IPv6-os csomag. Ezen csomagok magukban hordozzák a cél és a forráscímet. Az adatsíkban a forgalomirányító a csomagokat egyesével kezelve megnézi a csomagban lév˝o cél címet, megnézi az ennek megfelel˝o bejegyzést a forgalomirányító táblában és az ott megjelölt interfészre továbbítja.