La Couche Transport. Rôle de la couches OSI.4. Rôle des couches OSI (4b) Fondations et Besoins. UDP :Protocole non orienté connexion

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1 Rôle de la couches OSI.4 Couche transport La Couche Transport Protocoles TCP et UDP Communication de bout en bout Abstraction de la structure du réseau Donnée Message Multiplexage 1 machine n services 1 service n machines Transport Réseau LLC MAC Couche Physique Fondations et Besoins Rôle des couches OSI (4b) La couche Réseau permet Envoi de données de taille quelconque Adressage unique des machines Contact d une machine arbitraire (routage) MAIS Aucune garantie d arrivée Aucun respect de l ordre Une seule connexion par machine Couche transport TCP Connecté Messages remis dans le bon ordre Aucun message perdu Aucun message abîmé UDP Non connecté Rapide Aucune garantie Transport Réseau LLC MAC Couche Physique TCP :Protocole orienté connexion Etablissement et maintien d'une connexion entre 2 machines UDP :Protocole non orienté connexion Expédition des données Hé, tu m'écoutes? J'ai le cours réseau Je vais te l'envoyer Tu l'as reçu? Salut Oui, je t'écoute OK OK Oui, c'est bon! Salut TCP Transport Control Protocol Je t'envoie le cours réseau Moins fiable que TCP Contrôles d'erreurs, ordonnancement + rapide UDP User Datagram Protocol

2 Le protocole UDP User Datagram Protocol Protocole léger Usage général Gère le multiplexage Plusieurs connexions par machine Multiplexage temporel Besoin d adresse plus fine que IP Notion de «port» UDP : User Datagram Protocol UDP : protocole de transport sans établissement de connexion au préalable l'arrivée des messages ainsi que l ordonnancement ne sont pas garantis. Identification du service : les ports les adresses IP désignent les machines entre lesquelles les communications sont établies. Lorsqu'un processus désire entrer en communication avec un autre processus, il doit adresser le processus s'exécutant cette machine. L'adressage de ce processus est effectué selon un concept abstrait indépendant du système d'exploitation des machines les processus sont créés et détruits dynamiquement sur les machines, il faut pouvoir remplacer un processus par un autre (exemple reboot) sans que l'application distante ne s'en aperçoive, il faut identifier les destinations selon les services offerts, sans connaître les processus qui les mettent en oeuvre, un processus doit pouvoir assurer plusieurs services. Notion de port UDP 1 «port» 1 point d accès «adresse» de service Numéro sur 16 bits ( ) Deux classes de ports : Ports réservés «well known ports» : Ports libres Pas d utilisation précise Souvent alloués par le système UDP : les ports Ces destinations abstraites permettant d'adresser un service applicatif s'appellent des ports de protocole. L'émission d'un message se fait sur la base d'un port source et un port destinataire. Les processus disposent d'une interface système leur permettant de spécifier un port ou d'y accéder (socket, TLI,...). Les accès aux ports sont généralement synchrones, les opérations sur les ports sont tamponnés (files d'attente). UDP : format des messages Port UDPsource Port UDP dest. Longueur message UDP Données... Checksum UDP Format des messages UDP Les ports source et destination contiennent les numéros de port utilisés par UDP pour démultiplexer les datagrammes destinés aux processus en attente de les recevoir. Le port source est facultatif (égal à zéro si non utilisé). Trame UDP 8 octets Port source (16 bits) Port destination (16 bits) Longueur totale (16 bits) Entête : 8 octets Données : octets Somme de contrôle (16 bits) La longueur du message est exprimée en octets (8 au minimum) (en-tête + données), le champ de contrôle est optionnel (0 si non utilisé).

3 Trame UDP (2) Entête Ethernet Entête IP Entête UDP Données 8 octets 20 octets 8 octets 1472 octets Entête Ethernet Entête IP Données 8 octets 20 octets 1480 octets Connexion UDP Un transfert UDP est caractérisé par IP IP destination Port source Port destination Connexion à usage unique Le port client est rendu après utilisation Le port serveur attend un autre client Exemple UDP : Multiplexage Le protocole HTTP Surcouche de UDP Requête HTTP : Le Client demande un port UDP 1843 Le Client envoie datagramme IPclient:1843 IPserveur:80 Le Serveur envoie une réponse (page Web) IPserveur:80 IPClient:1843 Le port 1843 est rendu à la machine Client UDP multiplexe et démultiplexe les datagrammes en sélectionnant les numéros de ports : une application obtient un numéro de port de la machine locale; dès lors que l'application émet un message via ce port, le champ PORT SOURCE du datagramme UDP contient ce numéro de port, une application connaît (ou obtient) un numéro de port distant afin de communiquer avec le service désiré. Lorsque UDP reçoit un datagramme, il vérifie que celui-ci est un des ports actuellement actifs (associé à une application) et le délivre à l'application responsable (mise en queue) si ce n'est pas le cas, il émet un message ICMP port unreachable, et détruit le datagramme. UDP : les ports standards Certains ports sont réservés (well-kown port assignements) : No port Mot-clé Description 7 ECHO Echo 11 USERS Active Users 13 DAYTIME Daytime 37 TIME Time 42 NAMESERVER Host Name Server 53 DOMAIN Domain Name Server 67 BOOTPS Boot protocol server 68 BOOTPC Boot protocol client 69 TFTP Trivial File transfert protocol 123 NTP Network Time Protocol 161 SNMP Simple Network Management prot. D'autres numéros de port (non réservés) peuvent être assignés dynamiquement aux applications. Bilan Protocole léger 8 octets pour 64Ko Ports clients à usage unique 1 Port serveur sert plusieurs clients Multiplexage temporel Aucune garantie D ordre D arrivée

4 Le protocole TCP Transport Control Protocol Transport fiable de la technologie TCP/IP. Communication en mode connecté Ouverture d un canal Communication Full-Duplex Fermeture du canal La connexion sécurise la communication Ordre garanti Arrivée garantie TCP : La connexion circuit virtuel est établie avant que les données ne soient échangées : appel + négociation + transferts Une connexion = une paire d'extrémités de connexion Une extrémité de connexion = couple (adresse IP, port) Exemple de connexion : (( , 1034), ( , 21)) La mise en oeuvre de la connexion se fait en deux étapes : une application (extrémité) effectue une ouverture passive en indiquant qu'elle accepte une connexion entrante, une autre application (extrémité) effectue une ouverture active pour demander l'établissement de la connexion. Notion de segments UDP gère des messages TCP gère une communication Echange soutenu entre deux machines Durée importante Messages Flux de données Taille inconnue à l avance segmentation TCP gère des segments de 64K (ou moins) TCP : Segmentation Segmentation, contrôle de flux Les données transmises à TCP constituent un flot d'octets de longueur variable. TCP divise ce flot de données en segments Un segment est émis dans un datagramme IP. Acquittement de messages Contrairement à UDP, TCP garantit l'arrivée des messages en cas de perte, les deux extrémités sont prévenues. techniques d acquittement de message TCP : Acquitements Comment savoir si un paquet arrive? Accusé de réception Source Réseau Destination Emission de Mi Temporisation armée Mi n est pas reçu Ai non envoyé TCP : Segments Segment : unité de transfert du protocole TCP. échangés pour établir les connexions, transférer les données, émettre des acquittements, fermer les connexions; Ai n est pas reçu Tempo. echue Réemission de Mi Réception de Mi Emission de Ai Réception de Aj

5 Entête TCP Entête TCP Port Source Numéro de séquence Port Destination Port Source Port Destination Numéro de séquence Numéro d acknowledge Numéro d acknowledge Long Réservé Drapeaux Taille de fenêtre Réservé Somme de contrôle d erreurs Options Pointeur Urgent Long Drapeaux Longueur de l entête En mots de 32 bits Urgent Acknowledge Push Reset Synchro Fin Utilisation du réseau Gaspillage de bande passante! Envoi de données Attente Envoi d acknowledge Attente Fenêtres TCP Idée : prendre de l avance sur les réponses fenêtre glissante D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 On peut faire mieux! fenêtrage TCP : Fenêtrage TCP : Fenêtrage Optimisation de la bande passante Source Réseau Destination Emission de Mi Emission de Mi+1 Emission de Mi+2 Réception de Mi Emission de Ai Gestion du contrôle de flux (même par le destinataire) Fenêtrage au niveau de l'octet Reception de Ai Fenêtrage de taille 3 Octets émis et acquittés Octets émis et non acquittés Octets émissibles Octets non émissibles tout de suite.

6 Réception Chaque segment est un morceau Ressemble à la fragmentation IP Ordre nécessaire pour recomposer le message initial IP ne garantit pas l ordre Chaque paquet est routé séparément Certains routeurs équilibrent la charge des réseaux routes différentes pour paquets successifs Problème des pertes de trames trou dans la séquence ( retransmission) Fenêtre glissante retard d un segment les segments sont reçus en désordre Notion de séquence Introduction d un «numéro de segment» introduit un ordre sur les segments permet d accuser réception d un segment particulier Un même numéro ne doit pas être réutilisé Risque de confusion durée de vie limitée (2 minutes) Choix du numéro de séquence Rappel : Donne un numéro d octet Spécifique à une connexion donnée Mêmes IPs Mêmes ports Unique par période de 2 minutes Choix basé sur l horloge de la machine +1 toutes les 4 µ s TCP : acquittements Acquittements et retransmissions Le mécanisme d acquittement de TCP est cumulatif : il indique le numéro de séquence du prochain octet attendu : tous les octets précédents cumulés sont implicitement acquittés Pour tout segment émis, TCP s attend à recevoir un acquittement Si le segment n est pas acquitté, le segment est considéré comme perdu et TCP le retransmet. Fenêtre=900 TCP : Acquittements Segment=300 TCP : la congestion Attente car f = 900 TCP source TCP destination Seq=3 Seq=303 Ack=303 Seq=603 Attente de 303 Ack=303 Gestion de la congestion TCP gère le contrôle de flux de bout en bout mais également les problèmes de congestion liés à l interconnexion. La congestion correspond à la saturation de noeud(s) dans le réseau provoquant des délais d acheminement de datagrammes jusqu a leur pertes éventuelles. Les extrémité ignorent tout de la congestion sauf les délais. Habituellement, les protocoles retransmettent les segments ce qui agrave encore le phénomène. Seq=303 Seq=603 Peut être conservé ==> peut ne pas être réémis car acquitté Ack=903 entre temps Dans la technologie TCP/IP, les passerelles (niveau IP) utilisent la réduction du débit de la source mais TCP participe également à la gestion de la congestion en diminuant le débit lorsque les délais s allongent

7 TCP : L automate Réinitialisation TCP : déconnexion Départ fermeture Fermé ouverture passive ouverture active/ SYN Une connexion TCP est libérée en un processus dit "trois temps modifié": TCP source TCP destination Fin seq=x SYN reçu SYN/SYN+ACK RST Ecoute (Listen) SYN/SYN+ACK Send SYN SYN Fermer émis RST Tempo. exp. ACK Etablie SYN+ACK/ACK ack=x+1 + fin-> applicatif Applicatif -> close Fin seq=y ack=x+1 FIN Attente -1 Close/FIN FIN/ACK Fermer/FIN Fermeture en cours FIN/ACK Attente Fermer Dernier ACK FIN (send) rcv ACK Ack y+1 rcv ACK of FIN FIN Attente -2 FIN / ACK Tempo. expirée rcv ACK of FIN tempo. expire aprés 2 durée de vie de segment TCP : ports standards No port Mot-clé Description 20 FTP-DATA File Transfer [Default Data] 21 FTP File Transfer [Control] 23 TELNET Telnet 25 SMTP Simple Mail Transfer 37 TIME Time 42 NAMESERVER Host Name Server 43 NICNAME Who Is 53 DOMAIN Domain Name Server 79 FINGER Finger 80 HTTP WWW 110 POP3 Post Office Protocol - Version SUNRPC SUN Remote Procedure Call Bilan Une connexion TCP : Ouverture de connexion Sychronisation Acknowledge Synchronisation Envoi de trames selon fenêtre disponible Si accusé réception, décaler la fenêtre Si TimeOut, ré-envoyer le segment fautif Envoi trame de fin Accuse réception de la trame de fin Exemple Conclusion SYN Séq=564 SYN Séq=123 ACK 565 D0 : Séq=565 D1 : Séq=1565 ACK 1565 D2 : Séq=2565 D3 : Séq=3565 TimeOut D1 D1 : Séq= ACK 3565 La couche 4 améliore les services de couche 3 UDP TCP Multiplexage de services Protocole très léger Multiplexage de services Full-Duplex Service garanti Acknowledges arrivée garantie des segments Séquencement ordre garanti des segments Acknowledges cumulés pas trop de gaspillage

8 Et après? Couche 4 Accroche de base des applications Tous les services principaux sont offerts Suite du cours? Couche logicielle FTP DHCP/DNS Serveurs fichiers et d utilisateurs Serveur Web / Serveur de courrier

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