Mục tiêu của bài giảng giúp các bạn hiểu nguyên tắc đằng sau các dịch vụ lớp transport: multiplexing/demultipl exing; truyền dữ liệu tin cậy; điều khiển luồng; điều khiển tắc nghẽn; nghiên cứu về các giao thức lớp Transport trên Internet;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Chương Lớp Transport Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004 Slide biên dịch sang tiếng Việt theo cho phép tác giả All material copyright 1996-2006 J.F Kurose and K.W Ross, All Rights Reserved CuuDuongThanCong.com Lớp Transport https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3: Lớp Transport Mục tiêu: hiểu nguyên tắc đằng sau dịch vụ lớp transport: multiplexing/demultipl exing truyền liệu tin cậy điều khiển luồng điều khiển tắc nghẽn nghiên cứu giao thức lớp Transport Internet: UDP: vận chuyển không kết nối (connectionless) TCP: vận chuyển hướng kết nối (connection-oriented) điều khiển tắc nghẽn TCP Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3: Nội dung trình bày 3.1 Các dịch vụ lớp Transport 3.2 Multiplexing demultiplexing 3.3 Vận chuyển không kết nối: UDP 3.4 Các nguyên lý việc truyền liệu tin cậy 3.5 Vận chuyển hướng kết nối: TCP cấu trúc phân đoạn truyền liệu tin cậy điều khiển luồng quản lý kết nối 3.6 Các nguyên lý điều khiển tắc nghẽn 3.7 Điều khiển tắc nghẽn TCP Transport Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3-3 3.1 Các dịch vụ lớp Transport Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các dịch vụ giao thức Transport cung cấp truyền thông logic chạy host khác giao thức transport chạy hệ thống đầu cuối phía gửi: cắt thơng điệp ứng dụng thành segment (đoạn), chuyển cho lớp network phía nhận: tái kết hợp đoạn thành thông điệp, chuyển cho lớp application có nhiều giao thức transport dành cho ứng dụng Internet: TCP UDP application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lớp Transport với lớp network l ớp network: truyền thông logic host lớp transport: truyền thông logic tiến trình dựa vào làm bật dịch vụ lớp network Tình tự nhiên tương tự: 12 đứa trẻ gửi thư đến 12 đứa trẻ khác tiến trình = đứa trẻ thông điệp = thư bao thư host = gia đình giao thức transport = Ann Bill giao thức lớp network = dịch vụ bưu điện Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các giao thức lớp transport Internet tin cậy, truyền theo thứ tự (TCP) điều khiển tắc nghẽn điều khiển luồng thiết lập kết nối không tin cậy, truyền application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical không theo thứ tự: UDP network data link physical network data link physical mở rộng giao thức IP application transport network data link physical khơng có dịch vụ: bảo đảm trễ bảo đảm bandwidth Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.2 Multiplexing demultiplexing Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Multiplexing/demultiplexing Multiplexing host gửi: thu nhặt liệu từ nhiều socket, đóng gói liệu với header (sẽ dùng sau cho demultiplexing) Demultiplexing host nhận: vận chuyển đoạn nhận đến socket = socket application = tiến trình P3 transport P1 P1 application P2 P4 transport transport network network network link application link link physical physical physical host host host Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Demultiplexing làm việc host nhận IP datagrams datagram có địa IP nguồn IP đích datagram mang đoạn lớp transport đoạn có số port nguồn đích host dùng địa IP & số port để điều hướng đoạn đến socket thích hợp 32 bits port # nguồn port # đích header fields khác liệu ứng dụng (thông điệp) dạng thức đoạn TCP/UDP Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 TCP tương lai Ví dụ: đoạn dài 1500 byte, RTT 100ms, lưu lượng 10 Gbps Kích thước cửa sổ yêu cầu W = 83,333 đoạn đường truyền Lưu lượng trường hợp mát: 22 RTT MSS L ➜ L = 2·10-10 Phiên TCP dành cho nhu cầu tốc độ cao! Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 97 TCP: tính cơng Mục tiêu: K phiên làm việc TCP chia sẻ kết nối cổ chai băng thơng R, phiên có tốc độ trung bình R/K TCP kết nối TCP kết nối router cổ chai khả R Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 98 Tại phải TCP công bằng? phiên làm việc cạnh tranh nhau: Additive tăng, lưu lượng tăng multiplicative giảm lưu lượng tương xứng chia sẻ băng thông R mát: giảm cửa sổ 1/2 tránh tắc nghẽn: additive tăng lên mát: giảm cửa sổ 1/2 tránh tắc nghẽn: additive tăng lên Connection throughput R Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 99 TCP: tính cơng (tt) Tính cơng & UDP nhiều ứng dụng thường không dùng TCP không muốn tốc độ bị điều tiết điều khiển tắc nghẽn Thay dùng UDP: truyền audio/video với tốc độ ổn định, chịu mát Nghiên cứu: giao thức thân thiện với TCP Tính cơng & kết nối TCP song song khơng có ngăn cản việc ứng dụng mở kết nối song song host Trình duyệt Web làm giống Ví dụ: tốc độ R hỗ trợ kết nối ; ứng dụng yêu cầu TCP, có tốc độ R/10 ứng dụng yêu cầu 11 TCP, có tốc độ R/2 ! Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 100 Mơ hình trễ Hỏi: Mất để nhận đối tượng từ Web server sau gửi yêu cầu? Bỏ qua tắc nghẽn, trễ bị ảnh hưởng bởi: thiết lập kết nối TCP trễ truyền liệu khởi động chậm Notation, giả định: Giả sử kết nối client server có tốc độ R S: MSS (bits) O: kích thước đối tượng (bits) khơng truyền lại (khơng mát, khơng hỏng) Kích thước cửa sổ: Giả định 1: cửa sổ tắc nghẽn cố định, có W đoạn Sau cửa sổ thay đổi, mơ hình khởi động chậm Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 101 Cửa sổ tắc nghẽn cố định (1) Trường hợp đầu tiên: WS/R > RTT + S/R: cho đoạn cửa sổ trả trước cửa sổ liệu gửi ACK trễ = 2RTT + O/R Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 102 Cửa sổ tắc nghẽn cố định (2) Trường hợp thứ hai: WS/R < RTT + S/R: sent chờ cho ACK sau gửi liệu trễ = 2RTT + O/R + (K-1)[S/R + RTT - WS/R] Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 103 TCP Mơ hình trễ: Khởi động chậm (1) Bây giả sử kích thước cửa sổ tăng lên tùy theo trình khởi động chậm Độ trễ đối tượng là: Latency RTT O P RTT R S (2 R P 1) S R P số lần TCP rảnh server: P { Q , K 1} - Q số lần server rảnh đối tượng khởi tạo kích thước - K số lượng cửa sổ bao trùm đối tượng Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 104 TCP Mơ hình trễ: Khởi động chậm (2) Các thành phần trễ: • RTT dành cho thiết lập kết nối yêu cầu • O/R để truyền đối tượng •thời gian server rảnh khởi động chậm initiate TCP connection request object first window = S/R RTT second window = 2S/R Server rảnh: P = min{K-1,Q} lần Ví dụ: • O/S = 15 đoạn • K = cửa sổ •Q=2 • P = min{K-1,Q} = Server rảnh P=2 lần third window = 4S/R fourth window = 8S/R complete transmission object delivered time at server time at client Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 105 TCP Mơ hình trễ(3) S RTT time from when server starts to send segment R until server receives acknowledg ement initiate TCP connection k S time to transmit the kth window request object R S RTT R k S first window = S/R RTT idle time after the second window = 2S/R k th window R third window = 4S/R delay O P RTT R O R fourth window = 8S/R p p P RTT R O idleTime [ k RTT S RTT k R P [ RTT S ] R S R ] (2 P 1) S R complete transmission object delivered time at server time at client Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 106 TCP Mơ hình trễ (4) K = số lượng cửa sổ bao trùm đối tượng Làm tính K ? K { k : S { k : { k : k S O 2 k k S O} O / S} } S { k : k log ( O log ( O )} S 1) S cách tính toán Q tương tự (xem HW) Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 107 HTTP Mơ hình Giả sử trang Web chứa: trang HTML (kích thước O bits) M hình ảnh (mỗi kích thướcO bits) HTTP khơng bền vững: M+1 TCP kết nối Thời gian đáp ứng = (M+1)O/R + (M+1)2RTT + tổng số thời gian rảnh HTTP bền vững: RTT để yêu cầu nhận file HTML RTT để yêu cầu nhận M hình ảnh Thời gian đáp ứng = (M+1)O/R + 3RTT + tổng số thời gian rảnh HTTP không bền vững với X kết nối song song Giả sử M/X số nguyên TCP kết nối cho file M/X thiết lập kết nối song song cho hình ảnh Thời gian đáp ứng = (M+1)O/R + (M/X + 1)2RTT + tổng số thời gian rảnh Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 108 HTTP thời gian đáp ứng (giây) RTT = 100 msec, O = Kbytes, M=10 X=5 20 18 16 14 12 10 non-persistent persistent parallel nonpersistent 28 100 10 Kbps Kbps Mbps Mbps Với băng thông thấp, thời gian kết nối & đáp ứng trội thời gian truyền Các kết nối bền vững cho cải thiện không đáng kể kết nối song song Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 109 HTTP thời gian đáp ứng (giây) RTT =1 sec, O = Kbytes, M=10 and X=5 70 60 50 non-persistent 40 persistent 30 20 parallel nonpersistent 10 28 100 10 Kbps Kbps Mbps Mbps Với RTT lớn hơn, thời gian đáp ứng trội thời gian trễ chờ thiết lập kết nối TCP & khởi động chậm Các kết nối bền vững cho thấy cải thiện rõ rệt: đặc biệt với mạng băng thông cao Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 110 Chương 3: Tổng kết nguyên lý dịch vụ lớp transport multiplexing, demultiplexing truyền liệu tin cậy điều khiển luồng điều khiển tắc nghẽn khởi tạo thực Internet UDP TCP Tiếp theo: nghiên cứu xong vấn đề “ngoài biên” (các lớp application, transport) chuẩn bị vào phần “lõi” mạng Lớp Transport CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 111 ... https://fb.com/tailieudientucntt 13 Demultiplexing hướng kết nối (tt) P1 P4 P5 P2 P6 P1P3 SP: 5775 DP: 80 S-IP: B D-IP:C SP: 9157 client IP: A DP: 80 S-IP: A D-IP:C SP: 9157 server IP: C DP: 80 S-IP: B D-IP:C Client... kết nối: Threaded Web Server P1 P2 P4 P1P3 SP: 5775 DP: 80 S-IP: B D-IP:C SP: 9157 client IP: A DP: 80 S-IP: A D-IP:C SP: 9157 server IP: C DP: 80 S-IP: B D-IP:C Client IP:B Lớp Transport CuuDuongThanCong.com... luồng quản lý kết nối 3. 6 Các nguyên lý điều khiển tắc nghẽn 3. 7 Điều khiển tắc nghẽn TCP Transport Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3- 3 3. 1 Các dịch vụ lớp Transport