La pile TCP/IP Les protocoles de couche transport UDP et TCP

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1 La pile TCP/IP Les protocoles de couche transport UDP et TCP Christian Bulfone Master IC2A/DCISS Année 2015/2016 Encapsulation : rappel Application Adresse Destination Adresse Source En-tête UDP Type En-tête IP (+PAD) En-tête TCP 6 octets 6 octets 2 octets 4 octets 46 à 1500 octets FCS Transport Paquet UDP Segment TCP Internet Datagramme IP Accès réseau Trame (Ethernet) 1

2 Couche Transport Identification d une application par un numéro de port socket : combinaison d une adresse IP et d un n de port La combinaison de 2 sockets définit complètement une connexion TCP ou un échange UDP Ps ( , 1400) ( , 80) 1400 Numéro de port 80 TCP IP réseau IP TCP IP Ps Format du paquet UDP User Datagram Protocol (RFC 768) service sans connexion, sans garantie, utilisant IP pour le transport de messages En-tête UDP Bits Source Port Destination Port Length Checksum Data 2

3 UDP Caractéristiques d UDP démultiplexage des données d application à l aide des numéros de ports orienté datagrammes sans connexion efficace pour les applications en diffusions/multidiffusion plus rapide, plus simple que TCP mais moins robuste Ce qu UDP ne fait pas : retransmission en cas d erreur, séquencement des données contrôle de flux Port 1 Port 2 Port 3 Démultiplexage UDP Couche IP Format du paquet UDP Champ Source Port indique numéro de port du processus émetteur ou celui où on peut adresser les réponses 0 = aucun numéro de port attribué Champ Destination Port identifie le processus correspondant à l adresse IP de destination où envoyer les données le datagramme UDP est rejeté et un message ICMP de type «port inaccessible» est envoyé si le port ne peut pas être contacté 3

4 Format du paquet UDP Champ Length contient la longueur du paquet UDP en octets (en-tête + données) une valeur minimale de 8 correspond à un paquet de données vides Champ Checksum calculé sur un pseudo en-tête constitué des adresses IP source et destination, du code de protocole (17) et de la longueur du paquet UDP l'en-tête UDP elle-même des données TCP Le protocole TCP n est exécuté que par la machine source et la machine destination (pas dans les routeurs) Caractéristiques : transport de bout en bout mode connecté : ouverture, fermeture, gestion de connexion sans erreur : contrôle et retransmission si nécessaire sans perte : «numérotation» et retransmission ordonnée : préservation du séquencement système d acquittement contrôle de flux (fenêtre d émission) en full-duplex identification du service par numéro de port 4

5 Format du segment TCP En-tête Bits Mots Data offset Source Port Reserved Sequence Number Ack Number Flags Checksum Options Data Destination Port Window Urgent Pointer Padding 3 1 Format du segment TCP Champ Source Port et Destination Port indiquent le numéro de port du processus émetteur et celui auquel sont destinées les données Champ Data Offset Indique la taille de l'en-tête TCP en nombre de mots de 32 bits 5

6 Fiabilité de la transmission Assurée par un mécanisme appelé PAR (Positive Acknowledgment with Retransmission) Un numéro de séquence (Sequence Number) est attribué à chaque octet de données Un accusé de réception positif (Ack Number) est envoyé à l émetteur lorsque les octets ont été correctement reçus La vérification est faite à l aide du total de contrôle Les segments TCP endommagés sont éliminés par le destinataire Au bout d un délai d attente déterminé, le module TCP d envoi retransmet les segments pour lesquels aucun accusé de réception positif n a été reçu Mécanisme PAR Emetteur Destinataire Emetteur Destinataire timeout 2 Erreur non reçues : pas d acquittement 6

7 Mécanisme de la poignée de main TCP établit une connexion logique de bout en bout entre deux machines-hôtes communicantes Avant tout transfert de données, une information de contrôle appelée poignée de main, est échangée entre les deux extrémités Ce mécanisme met en œuvre 3 échanges de segment (three-way handshake) dans lesquels les bits SYN et ACK du champ Flags sont positionnés Une fois la connexion établie, les données sont transmises Les deux extrémités s échangent une autre poignée de main pour indiquer la fin de la connexion (segments avec le bit FIN et ACK positionnés) Mécanisme de la poignée de main Hôte A Hôte B SYN ACK, données SYN, ACK Le transfert de données a commencé 7

8 Transfert des données Source Port 32 bits Destination Port Emetteur Destinataire Sequence Number Ack Number réseau IP Data Reserved offset U R G Checksum A C K P S H Flags Options R S T S Y N Data F I N Window Urgent Pointer URG : tenir compte du champ Urgent Pointer ACK : tenir compte du champ Acknowledgment Number PSH : délivrer immédiatement les données au processus de couche supérieure RST (reset) : réinitialiser la connexion SYN : établir une connexion FIN : terminer la connexion Padding 20 octets SYN=1, ACK=0, SEQ# = x SYN=1, ACK=1, SEQ# = y, ACK# = x + 1 SYN=0, ACK=1, SEQ# = x + 1, ACK# = y ACK=1, PSH=1, SEQ# = 1000, ACK# = 3000 ACK=1, PSH=1, SEQ# = 3000, ACK# = 1060 ACK=1, PSH=1, SEQ# = 1060, ACK# = 3020 ACK=1, PSH=1, SEQ# = 3020, ACK# = Three-way handshake 60 octets 30 octets Contrôle de flux Le champ Window contient le nombre d octets que l extrémité distante peut recevoir Le contrôle de flux est réalisé en modifiant la taille de la fenêtre Une fenêtre de taille nulle indique à l émetteur d interrompre la transmission jusqu à la réception d une valeur non nulle reçues Fenêtre Numéro de séquence initiale 0 Numéro de l accusé de réception 2000 Segment en cours Numéro de séquence

9 Trace de protocole TCP Trame (1) Frame Number: 1 Packet Length: 74 bytes Ethernet II Internet Protocol Transmission Control Protocol Source port: 1026 (1026) Destination port: telnet (23) Sequence number: Header length: 40 bytes Flags: 0x0002 (SYN) = Congestion Window Reduced (CWR): Not set = ECN-Echo: Not set = Urgent: Not set = Acknowledgment: Not set = Push: Not set = Reset: Not set = Syn: Set = Fin: Not set Window size: 5840 Checksum: 0x583a (correct) Options: (20 bytes) Maximum segment size: 1460 bytes SACK permitted Time stamp: tsval 75607, tsecr 0 NOP Window scale: 0 bytes 0 00e ad6 3c Z.<e..E c c353 50a3 c353.<..@.@..p.sp..s f65 36ba a002 P"...Oe d0 583a b a X: 'W... 9

10 Trame (2) Frame Number: 2 Packet Length: 74 bytes Ethernet II Internet Protocol Transmission Control Protocol Source port: telnet (23) Destination port: 1026 (1026) Sequence number: Acknowledgment number: Header length: 40 bytes Flags: 0x0012 (SYN, ACK) = Congestion Window Reduced (CWR): Not set = ECN-Echo: Not set = Urgent: Not set = Acknowledgment: Set = Push: Not set = Reset: Not set = Syn: Set = Fin: Not set Window size: Checksum: 0x5b42 (correct) Options: (20 bytes) Maximum segment size: 1460 bytes SACK permitted Time stamp: tsval , tsecr NOP Window scale: 0 bytes ad6 3c65 00e Z.<e...E c a f06 6e3b c c353.<..@.?.n;.sp".s 20 50a f5c 7d61 4f65 36bb a012 P...O\}aOe d78 5b b a 2309 }x[b...#. 40 a w..'W... Trame (3) Frame Number: 3 Packet Length: 74 bytes Ethernet II Internet Protocol Transmission Control Protocol Source port: 1026 (1026) Destination port: telnet (23) Sequence number: Acknowledgment number: Header length: 32 bytes Flags: 0x0010 (SYN, ACK) = Congestion Window Reduced (CWR): Not set = ECN-Echo: Not set = Urgent: Not set = Acknowledgment: Set = Push: Not set = Reset: Not set = Syn: Not set = Fin: Not set Window size: 5840 Checksum: 0xf0af (correct) Options: (12 bytes) NOP NOP Time stamp: tsval 75607, tsecr e ad6 3c Z.<e..E c353 50a3 c @.@..x.sp..s f65 36bb 4f5c 7d P"...Oe6.O\}b d0 f0af a 'W#. 40 a677.w.w..'w... 10