Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Mobil Internet 13.előadás: Mobilitás támogatás a transzport protokollokban II./II. Huszák Árpád BME Híradástechnikai Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Mobil Internet 13.előadás: Mobilitás támogatás a transzport protokollokban II./II. Huszák Árpád BME Híradástechnikai Tanszék."— Előadás másolata:

1 Mobil Internet 13.előadás: Mobilitás támogatás a transzport protokollokban II./II. Huszák Árpád BME Híradástechnikai Tanszék

2 Mobil Internet előadás BME-HIT 2 Előzmények ISO/OSI és TCP/IP architektúra Szállítási réteg Alkalmazások típusai Vezeték nélküli hálózatok –Tulajdonságai –Mobilitás támogatás Protokollok –TCP Tulajdonságok Torlódáskezelés TCP variánsok TCP vezeték nélküli környezetben

3 Mobil Internet előadás BME-HIT 3 Kivonat További protokollok –UDP –UDP-Lite –DCCP torlódáskezelő mechanizmusai –SCTP Multistreaming/multihoming M-SCTP

4 Mobil Internet előadás BME-HIT 4 UDP User Datagram Protocol [RFC-768] 1980 Az UDP sokkal gyorsabb protokoll, mint a TCP protokoll Nem megbízható adatátvitel Multimédiás alkalmazások esetén jól alkalmazható, ahol a késleltetés a kritikus A TCP-vel ellentétben nem ellenőrzi az adatok sértetlen átvitelét – ezért nem képes az elveszett vagy sérült csomagok pótlására Ezen kívül a fogadás sorrendjét sem garantálja a vételi oldalon.

5 Mobil Internet előadás BME-HIT 5 UDP/IP fejléc

6 Mobil Internet előadás BME-HIT 6 UDP/IP fejléc Source Port –A forrásportot azonosítja –Válaszolni erre a portra lehet Destination Port –Célportot azonosítja Length –A datagram mérete bájtokban –A fejléc és a felhasználói adat együtt Checksum –16-bit ellenőrzőösszeg –A fejléc és a felhasználói adatokra együtt számolandó

7 Mobil Internet előadás BME-HIT 7 UDP ellenőrzőösszeg (checksum) Cél: A hibák (pl. sérült bitek) detektálása a továbbított szegmensben Küldő: –A szegmens tartalmát 16 bites egészek sorozatának tekinti –Checksum: a szegmens tartalmának összeadása (1- eskomplemensösszeg) –A küldőbeteszi a checksum értékét az UDP checksum mezőjébe Fogadó: –Kiszámítja a kapott szegmens checksum-ját –Ellenőrzi, hogy az megegyezik-e a checksum mező értékével: NO –hibát detektál YES –nem detektál hibát

8 Mobil Internet előadás BME-HIT 8 Ellenőrzőösszeg számítása Példa: Ellenőrzőösszeg számítása –adjunk össze két 16-bites egészt –amikor összeadunk számokat, legnagyobb helyiértékű bitként egy átvitelt kell hozzáadni az eredményhez

9 Mobil Internet előadás BME-HIT 9 UDP jellemzők Nem kapcsolat orientált Nincs hibajavítás Nincs nyugtázás Tulajdonképpen az IP szint által biztosított szolgáltatásokat nyújtja felfelé Használata: –ha az adatátvitel sebessége a legfontosabb, minden többi feladatot a felette elhelyezkedő réteg lát el. –UDP-t olyan esetekben alkalmazzák, ahol a küldött adatok viszonylag kis részének elvesztése nem okoz működési problémát –sőt, esetleg kívánatos is (pl. torlódás esetén), mint pl. a műsorszórás –vagy ahol ezen hibák korrigálásáról egy magasabb szintű protokoll gondoskodik

10 Mobil Internet előadás BME-HIT 10 UDP jellemzők Tipikusan a DNS-ek (Domain Name Server) Real-time alkalmazások Játékok Egy játékban vagy real-time mozgókép/hang átvitel esetén, ha egy csomag rossz, akkor ott legfeljebb döccen egyet, de ez még mindig kisebb baj, mintha az adott pontnál megállna és onnantól elkezdené újra adni a csomagokat A szegényesebb szolgáltatásból adódóan sokkal egyszerűbb az UDP fejléc.

11 Mobil Internet előadás BME-HIT 11 UDP jellemzők Az UDP esetében is felmerül a mobilitásból adódó változó hibaarány –Ami időnként a kapcsolat teljes megszakadásához vezet –Az forrásnak nincs információja az eldobott és sérült csomagokról A nyugtázásra ugyan nem kell várni, de a változó csatornaminőség és a cellaváltások itt is komoly gondot okoznak Csomag megsérülésére az ellenőrzőösszeg újraszámításából lehet következtetni, amely az egész csomagot lefedi –Egyetlen bithiba a teljes csomag eldobásához vezet

12 Mobil Internet előadás BME-HIT 12 UDP-Lite Lightweight User Datagram Protocol (UDP-Lite) [RFC 3828] 2004 Az UDP módosítása Az UDP és az UDPLite minden jellemzője megegyezik Nem kapcsolat orientált Nincs hibajavítás Nincs nyugtázás Részleges ellenőrzőösszeg alkalmazása (partial checksum)

13 Mobil Internet előadás BME-HIT 13 UDP-Lite fejléc Checksum Coverage –A csomag adatmezőjében mekkora terület legyen lefedve ellenőrzőösszeggel (Checksum) ChCov=0a teljes csomag lefedve ChCov=1..7hibás (a fejlécet mindig le kell fedni) ChCov=8csak a fejléc ChCov>8az adatmező egy része is le van fedve Source portDest port Checksum CoverageChecksum Payload

14 Mobil Internet előadás BME-HIT 14 UDP-Lite Ha a csomagnak abban részében keletkezik bithiba, amelyet a részleges ellenőrzőösszeg lefed, akkor a vevő érzékeli a hibát és eldobja a csomagot Ha a hiba olyan helyen van, amit a részleges ellenőrzőösszeg nem fed le, akkor nem dobja el –Ebben az esetben az alkalmazásnak kell kezelnie a hibás csomagot –Ha az UDP ellenőrzőösszege az egész csomagra kiterjed, az UDP Lite működése megegyezik a hagyományos UDP működésével. Mobil környezetben előnyös

15 Mobil Internet előadás BME-HIT 15 UDP-Lite Az alkalmazások egy csoportja kezelni tudja a hibás csomagokat is A felhasználó által megfigyelhető minőség jobb lesz, ha a hibás csomagok nem kerülnek eldobásra, hanem az alkalmazásig eljutnak a hibás csomagok –Több hang és video codec is ehhez az alkalmazás csoportba tartozik: ITU-H.263 ITU-H.265 MPEG-4 video codec (ISO-14496) –Ezek a kódolók jobb minőséget nyújtanak hibás csomagok kezelésével, mint ha egyáltalán nincs is csomag.

16 Mobil Internet előadás BME-HIT 16 UDP-Lite

17 Mobil Internet előadás BME-HIT 17 UDP-Lite Az UDPLite jelentősen jobban teljesít az UDP-vel összehasonlítva, amennyiben hibázás megengedett A csomagvesztés is lényegesen csökkenthető

18 Mobil Internet előadás BME-HIT 18 DCCP Datagram Congestion Control Protocol Első draft 2001-ben RFC-4340, 2006 március Linux kernelben már implementálva – – DCCPv4 – – DCCPv6 Megbízhatatlan transzport protokoll –Nincs újraküldés –Van nyugtázás Kapcsolatorientált –Kapcsolatkiépítés Három-utas kézfogással Torlódásszabályozási algoritmust használ Sorrendhelyes csomagtovábbítás Cél:TCP és az UDP előnyeit egy protokollként valósítsák meg

19 Mobil Internet előadás BME-HIT 19 DCCP fejléc Source portDest port Data offset CCValCsCov Checksum ResTypeReservedXSequence Number (high bits) Sequence Number (low bits) Payload

20 Mobil Internet előadás BME-HIT 20 DCCP fejléc A fejléc hossza –minimálisan 12/16 byte (X) –maximálisan pedig a 1024 byte-t is elérheti, ha az opcionális mezőket, és az egyes csomagtípusok esetén használt pótlólagos mezőket is használjuk Részleges ellenőrzőösszeg (CsCov, Checksum) –UDP Lite-hoz hasonlóan, a DCCP is lehetővé teszi az adatok részleges lefedését ellenőrzőösszeggel Torlódásszabályozó algoritmus választása (CCVal) –TCP-like Congestion Control –TCP-Friendly Rate Control Üzenettípusok (Type) Request, Response, Data, Ack, DataAck, CloseReq, Close, Reset, Sync, SyncAck

21 Mobil Internet előadás BME-HIT 21 DCCP tulajdonságai TCP és UDP alapján egy új protokoll Átvett módszerek –Portok használata –Ellenőrzőösszeg –Sorszámozás Különbözik a TCP-től –Nyugtázási mechanizmus –Adatcsomaghoz csatolt nyugta –Háromutas kézfogás kapcsolat-felépítésnél Új jellemzők –Választható torlódásszabályozás –Paraméterek beállítása kapcsolat-felépítésnél –Két egyirányú kapcsolat (A→B, B → A)

22 Mobil Internet előadás BME-HIT 22 DCCP sorszámozás Követelmények –Hibadetektálási képesség –Csomagonként sorszám, bájtonként sorszámozás (TCP) helyett A megbízhatatlan adatfolyamot feldolgozó alkalmazások számára sokkal fontosabb, hogy melyik csomag hiányzik, mint az hogy melyik adatrész Megoldás –Nyugtázási sorszám sok esetben része a csomagnak –Sorszám minden csomag fejlécében –Nincs együttes (kumulatív) nyugtázás, hiszen újraküldés sincs –A nyugtázási sorszám, a legutolsó megkapott csomag sorszáma, nem pedig a legelső meg nem kapott csomagé (~TCP)

23 Mobil Internet előadás BME-HIT 23 DCCP mobilitás kezelése és multihoming Az eredeti szabvány (RFC-4340) nem foglalkozik mobilitási kérdésekkel Az igény azonban felmerült, és ajánlások már megjelentek –draft-kohler-dccp-mobility-00.txt (Datagram Congestion Control Protocol Mobility and Multihoming ), July 2004 Követelmények –Az IP címváltás előzetes jelzése nem szükséges –Támadásbiztos megoldás kell –Szabad mozgás a különböző NAT (Network Address Translation) domainek között –Titkosítás megengedett maradjon Megoldási javaslat (draft-kohler-dccp-mobility-00.txt) –Új csomagtípusra van szükség (DCCP-Move) –egyéb azonosítókra (Mobility Capable, Mobility ID)

24 Mobil Internet előadás BME-HIT 24 DCCP torlódásszabályozás Lehetőség van a választásra –Sőt az algoritmus kommunikáció közben is megváltoztatható Jelenleg elérhető torlódáskezelő algoritmusok: –CCID2: TCP-like RFC-4341 Slow start, AIMD (Additive Increase, Multiplicative Decrease), csomagvesztési esemény Hasonló mint a TCP + SACK Hirtelen sebességingadozás –CCID3: TFRC RFC-4342 Kiegyensúlyozottabb mint az AIMD

25 Mobil Internet előadás BME-HIT 25 CCID 2: TCP-like A TCP-hez hasonlóan megfelezi a torlódási ablakot (cwnd) SlowStart Gyorsan alkalmazkodik az igénybe vehető sávszélességhez Hirtelen sebességcsökkenésre lehet számítani

26 Mobil Internet előadás BME-HIT 26 CCID3: TCP-Friendly Rate Control Csomagvesztés esetén a sebességcsökkentés annyira hirtelen történik Minimalizálja a küldési sebesség hirtelen változásait A TFRC algoritmusa a hálózati paramétereket használja a küldési sebesség (~ szabad sávszélesség) kiszámításához s – csomagméret [byte] R – RTT súlyozott átlaga R = q*R + (1-q)*R_sample; q=0,9 t RTO – a TCP újraküldési időzítője (t RTO =4RTT) p – csomagvesztési arány

27 Mobil Internet előadás BME-HIT 27 DCCP torlódásszabályozás A DCCP képes annak meghatározására is, hogy milyen okból történt csomagvesztés Data Dropped Option Drop Code Meaning Protocol Constraints 1 Application Not Listening 2 Receive Buffer 3 Corrupt 4-6 Reserved 7 Delivered Corrupt Ha például bithiba kerül sor csomageldobásra, nincs szükség torlódásszabályozó algoritmus beavatkozására. A DCCP-t olyan alkalmazások számára fejlesztették ki, mint például a streaming médiaalkalmazások, amelyek ki tudják használni a DCCP beépített szabályozási módszereit Mobil környezetben jól teljesít

28 Mobil Internet előadás BME-HIT 28 DCCP-Lite draft-phelan-dccp-lite-00.txt 2003 augusztus A DCCP egyszerűsített változata Néhány opciót kivettek, így csökkentve a protokoll komplexitását Nincs részleges ellenőrzőösszeg funkció sem DCCP-Lite fejléc Source portDest port TypeChecksumTypeSpec Sequence Number (low bits)

29 Mobil Internet előadás BME-HIT 29 SCTP Stream Control Transmission Protocol RFC A Linux kernel része a 2.6.x verziókban Megbízható –Hibamentes –Duplikáció-mentes –Nem sorrendhelyes/vagy sorrendhelyes (beállítható) Több folyam kezelése egy kapcsolaton belül Multihoming –Több IP-cím Torlódásszabályozás Slow start MTU (Maximum Transfer Unit) felderítés

30 Mobil Internet előadás BME-HIT 30 SCTP motivációk A TCP, UDP nem elégíti ki az összes alkalmazás igényeit Fejlődését leginkább az IP telefónia és az ott alkalmazott jelzésrendszer indította A TCP-hez hasonlóan megbízható és full-duplex kapcsolatot alkalmaz A TCP-vel és UDP-vel ellentétben olyan opciókat is nyújt, amelyek a multimédiás alkalmazások esetén jelent előnyt TCP-hez hasonló torlódáskezelő algoritmust használ Azonos hosztok közötti folyamok összefogása Kapcsolatfelépítés: 4-utas kézfogás Kapcsolatbontás: 3-utas kézfogás

31 Mobil Internet előadás BME-HIT 31 SCTP fejléc

32 Mobil Internet előadás BME-HIT 32 SCTP fejléc Csomag formátum –A TCP-vel ellentétben, az SCTP üzenet-orientált adattovábbítást nyújt Common header –forrás és cél portszám –ellenörző rész –Checksum – Chunk header –Chunk hossz –Típus (14 különböző chunk típus) –speciális flag-ek DATA chunk INIT chunk INIT ACK chunk SACK chunk HEARTBEAT chunk HEARTBEAT ACK chunk ABORT chunk SHUTDOWN chunk SHUTDOWN ACK chunk ERROR chunk COOKIE ECHO chunk COOKIE ACK chunk ECNE chunk CWR chunk SHUTDOWN COMPLETE chunk

33 Mobil Internet előadás BME-HIT 33 SCTP kapcsolatfelépítés TCP SCTP

34 Mobil Internet előadás BME-HIT 34 SCTP adatátvitel Selective Acknowledgement –kumulatív nyugta –nyugta az utolsó hibátlanul fogadott TSN-re (Transmission Sequence Number) –max. 500 ms időközönként (állítható)

35 Mobil Internet előadás BME-HIT 35 Multistreaming Rendkívül fontos tulajdonsága az SCTP-nek, hogy egy kapcsolaton belül képes több adatfolyamot továbbítani Míg a TCP-ben ehhez külön kapcsolatokra van szükség A független adatfolyamok külön chunk-okban kerülnek továbbításra, de egy csomagon belül Jó felhasználási lehetőség pl. a vezérlő és felhasználói adatok szétválasztása –TCP esetében meg kell várni, hogy a felhasználói adat továbbítódjon és csak utána érkezik a nagyobb prioritású vezérlő adat Az SCTP párhuzamossá teszi a folyamok továbbítását, így csökkentve a késleltetést is A független folyamokra, különböző tulajdonságokat állíthatunk be, mint pl. a sorrendhelyesség

36 Mobil Internet előadás BME-HIT 36 Multistreaming

37 Mobil Internet előadás BME-HIT 37 Multihoming Egy multihome hoszt azzal a tulajdonsággal rendelkezik, hogy több interfészen érhető el, azaz több IP címe is van Az SCTP képest tehát egy összeköttetés adatait több interfészen küldeni és fogadni Jelenleg ez az egyetlen transzport protokoll, amely erre képes –Ha az elsődleges címen nem lehet elérni, akkor átvált a másik címre

38 Mobil Internet előadás BME-HIT 38 SCTP összehasonlítás A szolgáltatások és jellemző tulajdonságok áttekintése SCTP TCP UDP Full-duplex adatátvitel igen igen igen Kapcsolat orientált igen igen nem Megbízható adatátvitel igen igen nem Megbízhatatlan adatátvitel igen nem igen Részlegesen megbízható adatátvitel igen nem nem Sorrendhelyes átvitel igen igen nem Nem sorrendhelyes átvitel igen nem igen Flow- és Congestion Control igen igen nem ECN támogatás igen igen nem Szelektív nyugtázás igen igen nem Üzenethatárok védelme igen nem igen Fragmentálás igen igen nem Multistreaming igen nem nem Multihoming igen nem nem SYN flooding támadás elleni védelem igen nem n/a Half-closed kapcsolat nem igen n/a

39 Mobil Internet előadás BME-HIT 39 Mobile SCTP (mSCTP) Az SCTP protokollt arra tervezték, hogy a TCP-t és esetleg még az UDP-t is leváltsa Hasonlít a TCP-re, de jóval többre képes annál, például multi- streaming és multi-homing támogatása A multi-homing az az új tulajdonság, ami miatt az SCTP alkalmas lehet mobilitás kezelésére, méghozzá úgy, hogy nincs szükség agent-re A mobilitás úgy van megvalósítva, hogy a végpont úgy változtassa meg az IP címét, hogy közben a végpont-végpont kapcsolat nem szakad meg –ennek dinamikusan kell történnie Egy asszociáció felépítése során a kommunikáló felek kicserélik egymással a lehetséges transzport címeiket (IP és port párosok)

40 Mobil Internet előadás BME-HIT 40 Mobile SCTP (mSCTP) Az ADDIP-vel kiegészített SCTP-t mobile SCTP-nek (mSCTP) nevezik ADDIP (Dynamic Address Reconfiguration) –kiegészítés az SCTP-hez –lehetővé teszi, hogy hozzáadjunk, elvegyünk és megváltoztassunk IP címeket (MN – Mobile Node) egy aktív kapcsolat alatt –Események: ADD; DELETE; CHANGE –A CN-t (Correspondent Node) is értesíteni kell a változásról SCTP ASCONF (Address Configuration Change) chunk (MN → CN) SCTP ASCONF-ACK chunk (CN → MN)

41 Mobil Internet előadás BME-HIT 41 mSCTP handover Cellaváltás (Access Router „A” → Access Router „B”) Új IP cím kérése a „B” router-től –DHCPv6 vagy IPv6 Stateless auto-configuration A MN hozzáadja az új IP címet az SCTP kapcsolathoz –a CN-nek küldött SCTP ASCONF Chunk üzenet segítségével –a CN ASCONF-ACK chunk üzenettel nyugtázza az új IP cím hozzáadását A MN elsődleges IP címét az új IP címre állítja –Az IP cím változtatás függhet pl. a rádiós jel erősségétől A MN törli a régi IP címet –SCTP ASCONF Chunk üzenet küldésével a CN-nek A fenti lépések ismétlődnek, akárhányszor cellaváltás történik

42 Mobil Internet előadás BME-HIT 42 mSCTP handover Az IP cím megváltoztatása azonban újabb problémákhoz vezethet: –A MN egy SCTP kapcsolatot kezdeményez a CN-dal. Egy kis idő elteltével MN úgy dönt, hogy átmegy A hálózatból B hálózatba. Az új hálózatban a MN új IP címet kap. Ezt az új IP-t a MN hozzáfőzi a már meglévő asszociációhoz és erről a CN–t is értesíti. MN ezek után az új IP címet jelöli meg elsődleges IP címnek és a régi IP címet törli az asszociációból. –Ha fordítva történik az egész és a CN akar kapcsolatot kiépíteni a MN-al, akkor nem működik az eljárás, hiszen a CN-nek nincsen tudomása arról, hogy a MN-nak mi az aktuális elérhetősége. Ezért szükség van valamiféle Home Agentre. Az asszociáció felépülése után azonban már az mSCTP veszi át az irányítást.

43 Mobil Internet előadás BME-HIT 43 mSCTP/MIPv6: kapcsolatfelépítés

44 Mobil Internet előadás BME-HIT 44 Internet Mobility: MIP, SIP, SCTP KategóriamSCTPMobile IPSIP ISO/OSI rétegTransportNetworkApplication Transport Protokoll SCTPTCP/UDP Location Management NincsVan Handover Management Van Nincs Útvonal optimalizálásRészben vanA Binding Update során Részben van További Router támogatás Nem szükségesszükségesNem szükséges MegvalósításSCTP a végpontokbanHA és MIP a Routerekben, MIP a végpontokban SIP a végpontokban, SIP serverek a hálózatban

45 Mobil Internet előadás BME-HIT 45 Egyéb mobil transzport protokollok WAP (Wireless Application Protocol) –vezetéknélküli készülékek információkat és szolgáltatásokat érjenek el a webről –annak érdekében, hogy megőrizze a kompatibilitást a PC-s világ felé, szintén IP hálózaton működik és az IP felett az UDP-t használja –mivel a jelenlegi mobilhálózatok (2G) nem csomagkapcsoltak, a nem-IP hálózatokon is kell tudni működnie –a mikroböngésző nyelve a WML (Wireless Markup Language), amely hasonlít a HTML-hez

46 Mobil Internet előadás BME-HIT 46 WAP transzport protokollja (WDP/WCMP) WAP protocol stack –A vezetékes környezet szállítási rétegének (TCP/IP vagy UDP/IP) a Wireless Datagram Protocol (WDP) felel meg - olyan esetben legalábbis, amikor nem helyettesíthető UDP/IP-vel –a WDP nem biztonságos jellege miatt szüksége van egy további kiegészítő protokollra, a vezetéknélküli üzenetvezérlő protokollra (Wireless Control Message Protocol - WCMP), amely az esetlegesen bekövetkezett adatátviteli hibákról küld jelzéseket

47 Mobil Internet előadás BME-HIT 47 Összefoglalás UDP és UDP-Lite DCCP –torlódáskezelő mechanizmusai SCTP –Multistreaming/multihoming M-SCTP WAP – WDP/WCMP

48 Mobil Internet előadás BME-HIT 48 Hivatkozások Seok Joo Koh, Moon Jeong Chang, and Meejeong Lee: „mSCTP for Soft Handover in Transport Layer”, IEEE Communications Letters, Vol. 8, No. 3, March 2004 Moonjeong Chang, Meejeong Lee, and Seokjoo Koh: „A Transport Layer Mobility Support Mechanism”, ICOIN 2004, LNCS 3090, pp. 287–296, draft-sjkoh-msctp-01.txt RFC Datagram Congestion Control Protocol draft-ietf-dccp-ccid2-10.txt draft-ietf-dccp-ccid3-10.txt RFC Stream Control Transmission Protocol


Letölteni ppt "Mobil Internet 13.előadás: Mobilitás támogatás a transzport protokollokban II./II. Huszák Árpád BME Híradástechnikai Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések