Docstoc

Mobil Internet

Document Sample
Mobil Internet Powered By Docstoc
					              Mobil Internet
                  12.előadás:
Mobilitás támogatás a transzport protokollokban
                     I./II.

                 Huszák Árpád
                  huszak@mcl.hu



                      BME
            Híradástechnikai Tanszék
                                        Kivonat
     •   Szállítási réteg
     •   Alkalmazások típusai
     •   Vezeték nélküli hálózatok jellemzői
     •   Mobilitás támogatás a szállítási rétegben
     •   TCP
             –   protokoll ismertetése
             –   torlódásszabályozás
             –   TCP vezeték nélküli környezetben
             –   TCP variánsok mobilitás támogatására:
                  •   Indirect-TCP
                  •   Snoop TCP
                  •   Mobile TCP (M-TCP)
                  •   Fast retransmit/fast recovery
                  •   Transmission/time-out freezing

                                          Mobil Internet előadás
2007.12.20                                     BME-HIT             2
                              ISO/OSI modell
     •   International Standards Organization (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet )
     •   Open System Interconnection (nem szabvány, hanem csak egy ajánlás)
     •   A számítógép hálózatok a megvalósításuk bonyolultsága miatt rétegekre
         osztódnak
             – Mik legyenek az egyes rétegek feladatai és azok határai hol legyenek?




                                           Mobil Internet előadás
2007.12.20                                      BME-HIT                                3
        Szállítási réteg (transport layer)
     • A szállítási réteg különböző típusú szolgáltatásokat nyújthat a felsőbb
        rétegek felé
     • Hogy milyen típusú szolgáltatásra van szükség, az alkalmazás típusától
        függ
     A szállítási réteg jellemzői:
     • A transzport réteg takarja el az alatta levő hálózati architektúrától
        függő részleteket az alkalmazások elől
     • A hálózati topológiát nem ismeri, csak a két végpontban van rá
        szükség.
     Szolgáltatások:
     • A szállítási szolgáltatás átlátszó, megbízható és költséghatékony
        adatátvitelt végez a viszonyentitások között.
     • Megbízható kommunikációs csatornát biztosíthat a felette levő
        protokollrétegeknek
     • Feladata a végpontok közötti hibamentes adatátvitel biztosítása,
        amennyiben szükség van rá

                                  Mobil Internet előadás
2007.12.20                             BME-HIT                                   4
        Szállítási réteg (transport layer)
     • A viszonyrétegnek nyújtott szolgáltatások:
             – a viszonyentitások egyértelmű azonosítása
               szállítási címükkel (port cím)
             – szállítási összeköttetések létesítése, fenntartása
               és bontása
             – átlátszó adatátvitel (normál és gyorsított)
             – a megválasztott szolgáltatásminőség fenntartása
             – összeköttetések nyalábolása és hasítása


                                Mobil Internet előadás
2007.12.20                           BME-HIT                        5
        Szállítási réteg (transport layer)
     • Szállítási összeköttetések felépítése, bontása, csomagok sorrendbe
       állítása
     • Szolgálati primitívek az OSI-környezetben, és a TCP/IP környezetben
             – Egy szolgálatot bizonyos alapmûveletek (primitívek) segítségével írhatunk
               le. Ezekkel definiáljuk, hogy egy szolgálat milyen tevékenységet végez el,
               és milyen jelzést ad tovább egy másik primitívnek.

                                  OSI:               TCP/IP:
                                  •request           •listen
                                  •indication        •connect
                                  •response          •send
                                  •confirm           •receive
                                                     •close


                                         Mobil Internet előadás
2007.12.20                                    BME-HIT                                       6
        Szállítási réteg (transport layer)
     • Adatátviteli szolgáltatástípusok:
             – Normál mód: a küldő hoszttól érkező adat egy
               várakozó sorba kerül, innen később
               továbbításra kerül.
             – Sürgősségi mód: a sor következő tovább
               küldésre kerülő adata helyére kerül és a lehető
               leghamarabb továbbküldik.




                               Mobil Internet előadás
2007.12.20                          BME-HIT                      7
        Szállítási réteg (transport layer)
     • A hálózati réteg csak 1db címezhető kommunikációs
       végpontot biztosít hálózati csatlakozónként, addig a
       transzport réteg feladata az ennél több címezhető egység
       biztosítása is.
     • Erre azért van szükség, mert egy számítógépen több
       program is futhat
             – egyidejűleg több is akarhat a hálózaton keresztül más
               alkalmazásokkal kommunikálni (ekkor fontos, hogy a
               kommunikáló partnerek csomagjai ne keveredjenek egymással)
     • Az Internet hálózatban használt transzport protokollok:
             –   TCP
             –   UDP/UDP-Lite
             –   DCCP/DCCP-Lite
             –   SCTP


                                    Mobil Internet előadás
2007.12.20                               BME-HIT                            8
                    Alkalmazások típusai
     • Késleltetésre nem érzékeny, bithibára igen
             – Interaktív (Telnet)
             – Adat letöltés (HTTP, FTP)
             – Ajánlott transzport protokoll: TCP, SCTP
     • Késleltetésre érzékeny, bithibára kevésbé
             – Streaming (video, audio)
             – Hangátvitel
             – Ajánlott transzport protokoll: UDP, DCCP

         Az alkalmazás típusától függően kell kiválasztani
         a megfelelő szállítási rétegbeli protokollt.
                                 Mobil Internet előadás
2007.12.20                            BME-HIT                9
                       Alkalmazások típusai
        Alkalmazás                   Alkalm. réteg protokollja    Szállítási réteg

        e-mail                                SMTP                     TCP

        távoli hozzáférés                      Telnet                  TCP

        Web                                    HTTP                    TCP

        file átvitel                            FTP                    TCP

        távoli file server                     NFS                     UDP

        Multimédia streaming                  egyedi             UDP, DCCP, SCTP

        IP telefónia                          egyedi               UDP, DCCP

        hálózat menedzsment                   SNMP                     UDP

        útvonalválasztás - routing              RIP                    UDP


                                        Mobil Internet előadás
2007.12.20                                   BME-HIT                                 10
      Vezeték nélküli, mobil hálózatok
     • A mobilitás támogatására számos megoldás született,
       annak érdekében hogy a mobilitás következtében fellépő
       problémákat (handover, IP címek kezelése, adatfolyamok
       folytonosságának fenntartása stb.) a protokoll hierarchia
       felsőbb rétegei számára láthatatlanok maradjanak
     • Bár a transzparencia biztosított, a mobilitás okozta hatások
       alól nem mentesülhetnek a mozgást kezelő protokollokkal
       kapcsolatban álló rétegek – így a transzport réteg sem –
       mivel pl. a hálózatváltás szinte minden esetben az aktuális
       adatfolyamok időleges megszakadásával jár.
     • A hálózati réteg mobilitás kezelő protokolljai szinte kivétel
       nélkül IPv6 alapúak, fontos megvizsgálni, hogy az egyes
       transzport protokollok hogyan viselkednek az IPv6
       hálózatokban és miként reagálnak a mobilitás okozta
       sajátságos körülményekre.
                              Mobil Internet előadás
2007.12.20                         BME-HIT                             11
             Vezeték nélküli, mobil hálózatok
                        jellemzői
     • A vezeték nélküli közeg használta esetén számos
       olyan problémával kell megbirkózni, amelyek
       vezetékes hálózatoknál nem jelentkeznek:
             –   korlátozott sávszélesség
             –   sokkal megbízhatatlanabb átvitel, csatornahiba
             –   nagy zavarérzékenység
             –   lehallgathatóság
             –   dinamikus topológia
             –   jelentős késleltetés és késleltetés-ingadozás (jitter)
             –   handover – adminisztratív üzenetek - késleltetés

                                     Mobil Internet előadás
2007.12.20                                BME-HIT                         12
                        Mobilitás támogatás
     • Mobilitás elhelyezése az ISO/OSI rétegekben
     • A különböző rétegek-béli megvalósítások különböző
       előnyökkel és hátrányokkal rendelkeznek
     • Két gép közötti kommunikációhoz több feladatot kell
       megoldani
             –   címzés
             –   DNS-IP megfeleltetés
             –   IP-MAC megfeleltetés
             –   elvezetési útvonalak kialakítása
             –   üzenet darabolása
             –   stb.
     • A jelenlegi megoldás ezeket a feladatokat egymással
       együttműködő és stack elven szervezett protokollokkal
       valósítja meg
                                        Mobil Internet előadás
2007.12.20                                   BME-HIT             13
                      Mobilitás támogatás
     • Sok probléma merült fel annak köszönhetően, hogy az
       egyes rétegek elég lazán vannak definiálva
     • Egyes szolgáltatások több rétegben is megvalósításra
       kerültek, mások pedig egyikben sem
     • A mobilitás egyik réteghez sem tartozik egyértelműen
     • A mobilitást megvalósító rendszerek követelményei:
             – Átlátszó átvitel
             – Lokáció menedzsment
             – Infrastruktúra mentesség




                                     Mobil Internet előadás
2007.12.20                                BME-HIT             14
                 Mobilitás támogatás
     • Átlátszó átvitel
       Hálózatok közötti váltás ne okozzon nagy adatvesztést, a
       váltás ne tartson sokáig és a hosszú távú kapcsolat orientált
       protokollokat használó programok zavartalanul
       futhassanak tovább
     • Lokáció menedzsment
       A mobil eszköznek mindvégig elérhetőnek kell lennie egy
       statikus azonosító segítségével függetlenül attól, hogy
       helyileg éppen hol van.
     • Infrastruktúra mentesség
       Minél jobban a hálózat szélén van a mobilitás
       megvalósítva, annál kevesebb változtatásra van szükség a
       jelenlegi hálózatokban.
                              Mobil Internet előadás
2007.12.20                         BME-HIT                             15
              Mobilitás támogatás a szállítási
                         rétegben
     • Alsóbb rétegbeli protokollok (pl DHCP) feladata, hogy
       bekonfigurálják a gépet az új hálózathoz

     • A magasabb rétegbeli protokollok (dinamikus DNS)
       feladata, hogy fenntartsák a gép elérhetőséget, hogy új
       kapcsolatok is létre lehessen hozni

     • A szállítási réteg feladata a mobilitás kezeléséhez,
       kihasználva az előzőeket:
             – A már létező kapcsolatok dinamikus újrakonfigurálása

     • A mobilitásról a szállítási rétegnek tudnia kell, hogy
       hatékony torlódáskezelést tudjon megvalósítani

                                     Mobil Internet előadás
2007.12.20                                BME-HIT                     16
             Mobilitás támogatás a szállítási
                        rétegben
     • A mobilitás szállítási rétegbeli megvalósítási lehetőseinek
       előnye/hátránya:

                     Előnyök                                  Hátrányok
        •Nincs háromszögelés (HA)                •A dinamikus DNS lassú.
        •DHCP és dinamikus DNS-en kívül
        más változtatást nem kell
        végrehajtani az infrastruktúrán
        •Képes megállítani a csomagküldést,
        míg a kapcsolat átkonfigurálás alatt
        áll
        •Ezáltal minimalizálja az elveszette
        csomagok számát


                                     Mobil Internet előadás
2007.12.20                                BME-HIT                          17
             Mobilitás támogatás a szállítási
                        rétegben
     A három alapkövetelményből
             – az átlátszó átvitelt teljesíti
             – a lokáció menedzsmentben más rétegre kell
               támaszkodnia
             – az infrastruktúrán nem kell sokat változtatni
               (infrastruktúra mentesség)
                • sőt a DHCP és a dinamikus DNS már így is sok
                  helyen megvalósításra került.



                                Mobil Internet előadás
2007.12.20                           BME-HIT                     18
                          Protokollok
     • Megbízható:
             – TCP és variánsai
             – SCTP
     • Nem megbízható:
             – UDP és UDP-Lite
             – DCCP




                              Mobil Internet előadás
2007.12.20                         BME-HIT             19
                                         TCP
     • Transmission Control Protocol [RFC-793]
     • 1981
     • Az egyik leggyakrabban használt transzport protokoll
     • szabványt vezetékes hálózatra dolgozták ki, azonban a ma
       egyre szélesebb körben használt vezeték nélküli hálózatok
       karakterisztikái jelentősen különböznek vezetékes
       hálózatok adatátviteli tulajdonságaitól.
     • olyan vezetékes összeköttetésekre dolgozták melyeknek a
       jellemzőik a következők:
             – nagy sávszélesség
             – kis késleltetés
             – kis hibavalószínűség.

                                       Mobil Internet előadás
2007.12.20                                  BME-HIT                20
                           TCP jellemzői
     • Újraküldés
             – a TCP feladata, hogy adott esetben (pl. egy bizonyos
               idő lejártával) az egyes csomagokat újra elküldje, mivel
               lehet, hogy az előző példány elveszett valahol
     • Sorrendhelyes átvitel
             – A célállomáson a megérkezett csomagok sorrendje nem
               biztos, hogy az elküldés sorrendjével megegyezik, ezért
               a TCP feladata ennek a rendezése is (ha szükséges)
     • Csomagduplázódás
             – A TCP a csomagduplázás ellen is védelmet nyújt

                                  Mobil Internet előadás
2007.12.20                             BME-HIT                            21
                           TCP jellemzői
     • Megbízhatóság
             – az ún. PAR (Positive Acknowledgement with
               Retransmission) technikával biztosítja. Ez azt jelenti,
               hogy a célállomás TCP-t megvalósító szoftvere
               nyugtázza a csomag kézbesítését, miután a hálózati
               szinttől (az IP-től) megkapta.
     • Megbízhatóság és késleltetés
             – A TCP esetében a megbízhatóság azt jelenti, hogy az
               elküldött csomagok biztosan megérkeznek, de az
               esetleges újraküldések miatti késleltetésre nincs
               garancia
             – Valós idejű szolgáltatások esetén ezért nem javasolt a
               TCP használata

                                  Mobil Internet előadás
2007.12.20                             BME-HIT                           22
                                TCP jellemzői
     • Kapcsolatorientált                             • Forgalomszabályozás (flow
             – Kapcsolatkiépítés három-utas             control)
               kézfogással (sorszám                         – A küldő nem terheli túl a
               meghatározása)                                 fogadót
     • Több kapcsolat                                 • Torlódáskezelés (congestion
             – Egy hoston egyszerre több                control)
               TCP kapcsolat is élhet, és itt is,
               mint az UDP-nél, az egyes
               kapcsolatok külön-külön TCP-
               porton (TSAP-on) vannak
     • Full-duplex adatfolyam
             – A TCP-kapcsolatok full-
               duplexek, vagyis kétirányúak,
               és az elküldött adatokat a TCP
               strukturálatlan byte- folyamnak
               tekinti.
             – MSS: maximálisszegmens
               méret (maximum segment
               size)
                                          Mobil Internet előadás
2007.12.20                                     BME-HIT                                    23
         TCP - A háromfázisú kézfogás

                    SYN(seq=x)
      A állomás        küldése                                       B állomás

                                                           SYN (seq=x) fogadása
                                                           SYN (seq=y,ack=x+1) küldése
             SYN(seq=y,ack=x+1)
                       fogadása
                  ACK(ack=y+1)
                       küldése
                                                           ACK (ack=y+1) fogadása




                       SYN – szinkronjel, ACK – Nyugtázás
                   Az x az A, az y pedig a B állomás sorszáma

                                  Mobil Internet előadás
2007.12.20                             BME-HIT                                           24
                                   TCP fejléc




     •   Portszám (Source Port, Destination Port)
         A fontosabb, szélesebb körben használt protokollok egy "mindenki által ismert"
         sorszámú port-on várnak kapcsolatokra:
             –   HTTP: 80
             –   FTP: 20, 21
             –   SSH: 22
             –   SMTP: 25
             –   Telnet: 32


                                         Mobil Internet előadás
2007.12.20                                    BME-HIT                                     25
                                   TCP fejléc
     • Sorszám (Sequence Number)
             – a vevő oldalt arról biztosítja,
               hogy minden adatot helyes
               sorrendben kapjon meg, és
               ne veszítsen el egyet se a
               datagrammok közül.
             – A TCP nem a datagrammokat,
               hanem az szegmenseket sorszámozza


             – 3-utas kézfogás
     • Nyugta sorszám (Acknowledgement Number)
             – a rendeltetési helyre való megérkezést a vevő egy nyugtával hozza a küldő
               oldal tudomására
             – Például egy olyan csomag elküldése, amelynek nyugtamezőjében 1500
               szerepel, azt jelenti, hogy az 1500-as oktetig bezárólag minden datagramm
               eljutott a rendeltetési helyre

                                        Mobil Internet előadás
2007.12.20                                   BME-HIT                                       26
                                   TCP fejléc
     • Egybites változók
             – URG: sürgősségi mutató használatát engedélyezi
             – ACK: a nyugta érvényességét jelezi, 0 esetén a szegmens nem tartalmaz
               nyugtát, figyelmen kívül hagyható a mezeje
             – PSH: késedelem nélküli továbbítás kérése- pufferelés nélkül
             – RST: hoszt összeomlását vagy az összekötés helyreállításának igényét
               jelzi.
             – SYN: összekötés létesítésére irányul
                 • kérés (CR): SYN=1 & ACK=0
                 • elfogadás (CA): SYN=1 & ACK=1
             – FIN: összeköttetés bontását jelzi
                 • a küldőknek nincs több
                   továbbítani való adata




                                            Mobil Internet előadás
2007.12.20                                       BME-HIT                               27
                             TCP fejléc
     • Ablak (Window)
             – az összeköttetés alatt
               forgalomban lévő adatok
               mennyiségét határozza
               meg, vagyis a vevő éppen
               mekkora adatmennyiséget képes még befogadni
     • Ellenőrzőösszeg (Checksum)
             – Az adó és a vevő is kiszámolja egy meghatározott
               algoritmus alapján
             – ha nem egyezik, akkor a datagrammal az átvitel közben
               valahol valami baj történt és azt a protokoll eldobja.

                                 Mobil Internet előadás
2007.12.20                            BME-HIT                           28
                  TCP forgalomszabályozás
     •   Cél, hogy a küldő ne terhelje túl a fogadót
             – A küldő nem akarja túltölteni a vevő-puffert azzal, hogy túl sokat, túl gyorsan küld

     •   Átviteli sebesség korlátjai
             – A vevő kapacitása
             – A hálózat kapacitása

     •   Adó oldali csomagok típusai
             –   Elküldött – nyugtázott
             –   Elküldött – még nem nyugtázott
             –   Még nem elküldött – elküldhető
             –   Még nem elküldött – még nem küldhető el




                                            Mobil Internet előadás
2007.12.20                                       BME-HIT                                              29
                 TCP forgalomszabályozás
     •   Vevő oldali csomagok típusai                •    A küldő ne árassza el a vevőt
             – Megérkezett (nyugtázott)                    – Visszacsatolás (nyugtázás,
             – Nem érkezett meg, de megérkezhet              window)
               (képes fogadni)
             – Nem érkezhet meg (nem képes           Működése
               fogadni)
                                                     • A fogadó megadja a szegmensben a
                                                       puffer szabad helyének
                                                       nagyságát(vagyis a RcvWindow
                                                       méretét)
                                                     • A küldő korlátozza a nem
                                                       nyugtázott adatok mennyiségét a
                                                       RcvWindow-ra
                                                           – Biztosítja, hogy a fogadó puffer
                                                             nem csordulhat túl



                                         Mobil Internet előadás
2007.12.20                                    BME-HIT                                           30
               TCP - Torlódásszabályozás
     Torlódás:
             – Ha egyes hálózatrészek túltelítődnek akkor a csomagok
               mozgatása lehetetlenné válhat.
             – A várakozási sorok, amelyeknek ezeket a csomagokat
               be kellene fogadniuk, állandóan tele vannak.
             – A torlódás a csomaghálózatokban olyan állapot,
               amelyben a hálózat teljesítménye valamilyen módon
               lecsökken, mert a hálózatban az áthaladó csomagok
               száma túlságosan nagy.
             – A teljesítménycsökkenés jelentkezhet oly módon hogy
                • a hálózat átbocsátóképessége (throughput) lecsökkent, anélkül,
                  hogy a hálózat terhelését csökkentenénk
                • a hálózaton áthaladó csomagok késleltetése megnőtt.
                                    Mobil Internet előadás
2007.12.20                               BME-HIT                                   31
         A torlódás okai és következményei
     Példa
     • Két küldő, két fogadó
     • Egy router, végtelen puffer
     • Nincs újraküldés

     •   Torlódáskor nagy késleltetés
     •   Maximális elérhetőátvitel




                                        Mobil Internet előadás
2007.12.20                                   BME-HIT             32
     Torlódásvezérlési megközelítések
       End-end torlódásvezérlés                 Hálózat által támogatott
                                                     torlódásvezérlés
     • Nincs egyértelmű (explicit)           • A routerek nyújtanak
       visszacsatolás a hálózatból             visszacsatolást a
     • A torlódás a végberendezésben           végberendezéseknek
       érzékelt veszteségben,                • Egyetlen bit jelzi a
       késleltetésben jelenik meg              torlódást(SNA, DEC bit,
     • Ezt a megközelítést használja a         TCP/IP ECN, ATM)
       TCP                                   • Egyértelmű sebesség megadás a
                                               küldőnek, amellyel küldhet




                                 Mobil Internet előadás
2007.12.20                            BME-HIT                                  33
             TCP - Torlódásszabályozás
     • Megközelítés:növeljük addig az átviteli sebességet
       (ablakméretet), a használható sávszélesség
       kipróbálásával, amíg veszteség nem történik
     • Csomagvesztés után a TCP megfelezi a hálózatba
       küldött csomagjainak számát
     • Majd ismét növeli a küldési sebességét a
       következő ütközésig, vagyis csomagvesztésig
     • Ennek megvalósítására az algoritmus használ egy
       torlódási ablak változót (congestion window -
       cwnd)
                          Mobil Internet előadás
2007.12.20                     BME-HIT                      34
               TCP - Torlódásszabályozás
     •   A csomagvesztés után a TCP óvatosabbá válik
             – Additívnövelés (AI)
               növeljük a cwnd-t 1MSS-sel minden RTT alatt, amíg csomagvesztést nem
               detektálunk
             – Multiplikatív csökkentés (MD)
               csökkentsük a cwnd-t a felére csomagveszteség detektálásakor




                                         Mobil Internet előadás
2007.12.20                                    BME-HIT                                 35
               TCP - Torlódásszabályozás
     Slow Start
     • Amikor az összeköttetés létrejön,
        növeljük a sebességet exponenciálisan
        az első csomagvesztési eseményig
             – cwnd duplázása minden RTT-ben
             – cwnd növelése által minden kapott
               ACK-re


     •   Amikor a cwnd értéke elérte a
         timeout előtti értékének a felét
         (threshold) az exponenciális
         sebességnövelés helyett lineáris
         növelés


                                          Mobil Internet előadás
2007.12.20                                     BME-HIT             36
                              TCP variánsok
     • Változtatás a protokoll torlódásszabályozási mechanizmusában
             –   TCP Tahoe
             –   TCP Reno           későbbi változatok alapját képezik
             –   TCP New Reno
             –   TCP SACK (Selective Acknowledgement)
             –   TCP Vegas
             –   TCP BIC (Binary Increase Congestion Control)
             –   TCP CUBIC
             –   TCP Westwood
             –   TCP Hybla
             –   Scalable TCP
             –   HighSpeed TCP
             –   H-TCP
             –   TCP Veno
             –   TCP-LP (Low Priority)


                                       Mobil Internet előadás
2007.12.20                                  BME-HIT                      37
        TCP vezeték nélküli környezetben
     • A TCP nem képes különbséget tenni a csomag sérülése
       miatti csomagvesztés és a torlódás miatti vesztés között.
     • Így minden csomagvesztés ugyanazt az adó részéről
       történő
             – torlódás elkerülési választ vonja maga után, ami az adó átküldési
               sebességének a csökkenését okozza
             – még akkor is, ha a hálózatban nincs torlódás
     • A vezeték nélküli átvitel miatt bithibák jelentkeznek, amik
       csomagvesztésben nyilvánulnak meg.
     • A TCP vezetékes környezetre optimalizált, így a
       csomagvesztést torlódásként értelmezi és csökkenti az
       átviteli sebességet.

                                      Mobil Internet előadás
2007.12.20                                 BME-HIT                                 38
        TCP vezeték nélküli környezetben
     • A TCP zajos csatornán indokolatlanul csökkentheti az adatátviteli
       sebességét
     • Cellaváltás (az RTT hirtelen megnő), adatforgalom leáll




             – Gyors → lassú cella: megfelelő működés
             – Lassú → gyors cella: lassan növeli a sebességet

                                        Mobil Internet előadás
2007.12.20                                   BME-HIT                       39
        TCP vezeték nélküli környezetben
     • A handoverek gyakoriságának növekedésével, erősen csökken az
       átviteli sebesség.




     • Percenkénti négy handover esetén szinte használhatatlanok az
       alkalmazások
     • Az RTT (Round Trip Time) jelentősen ingadozhat
             – Felesleges újraküldés történhet

                                        Mobil Internet előadás
2007.12.20                                   BME-HIT                  40
        TCP vezeték nélküli környezetben
     • Kapcsolat megszakadásának okai:
             – Cellaváltás esetén a kapcsolat megszakad, új
               kapcsolat felépítésére van szükség
             – A jelerősség lecsökken (fading hatások)
     • Változó sebességű csatorna
             – A felhasználók száma változik a cellán belül
     • Multimédiás és késleltetésre érzékeny
       alkalmazások esetén a TCP nem ajánlott

                               Mobil Internet előadás
2007.12.20                          BME-HIT                   41
        TCP vezeték nélküli környezetben
     • A TCP hibáinak kiküszöbölésére nehézkes, hiszen
       minden Internethez csatlakoztatott gépen van egy
       példány
             – Ezeknek együtt kell működniük
             – Lényegi változtatás így nem oldható meg
     • A módosított TCP változatoknak kompatibilisnek
       kell maradniuk
     • Megoldási javaslatok:
             –   Indirect TCP (I-TCP)
             –   Snooping TCP
             –   Mobile TCP (M-TCP)
             –   egyéb
                                  Mobil Internet előadás
2007.12.20                             BME-HIT             42
                       Indirect TCP (I-TCP)
     •   Az I-TCP részekre bontja a kapcsolatot
             – A kapcsolat vezetékes részében nincs változtatás
             – A vezeték nélküli szakaszon a mobil terminálokra optimalizált TCP
             – A TCP kapcsolatot két szakaszra bontja (pl. a távoli domain gateway-énél, vagy az
               idegen ügynöknél – Mobile IPv4)
             – Nincs többé valódi end-to-end kommunikáció
             – A vezetékes részen található hoszt nem vesz észre semmit


     mobile host                 MSR
                                 (Mobility Source
                                 Router/ Base Station)              wired Internet




                         “wireless” TCP                             standard TCP


                                           Mobil Internet előadás
2007.12.20                                      BME-HIT                                            43
                      Indirect TCP (I-TCP)
     • Előnyök
             – A fix hálózati részben nincs szükség változtatásra
             – A vezeték nélküli csatorna átviteli hibái nem terjednek tovább a
               vezetékes hálózatba
             – Hatékonyabb alkalmazkodás a mobil szakaszhoz, különböző
               MTU, mobil csatornára optimalizált TCP változat alkalmazása
             – Az elveszett csomagok nagyon gyors újraküldése a mobil
               szakaszon
     • Hátrányok
             – Elveszítjük az end-to-end koncepciót
             – A Mobility Source Router/ Base Station a legérzékenyebb pont a
               hálózatban
             – Nagyobb késleltetés a csomagok bufferelése és továbbküldése
               miatt az MSR-nél

                                      Mobil Internet előadás
2007.12.20                                 BME-HIT                                44
                                  Snoop TCP
     •   A TCP transzparens kiegészítése a Snoop Agent-ben
     •   A Snoop Agent az access point-ban vagy a távoli ügynökben van telepítve
     •   A mobil hosztnak szánt üzenetek bufferelése
     •   Local retransmission: a vezeték nélküli szakaszon történt csomagvesztés esetén azonnali
         újraküldés (mindkét irányban)
     •   A Snoop Agent a rajta áthaladó ACK üzeneteket figyeli, és szűri a duplikált nyugtákat
     •   A módosított TCP-re (Snoop TCP) az ügynökben, valamint a mobil hosztnál van
         szükség


                local retransmission                                                 correspondent
                                          Snoop                                      host
                                          Agent
                                                              „wired“ Internet


                    snooping of ACKs         buffering of data
mobile
host
                               end-to-end TCP connection

                                         Mobil Internet előadás
2007.12.20                                    BME-HIT                                              45
                                 Snoop TCP
     • Adatátvitel a mobil hoszt irányban
             – A Snoop Agent addig buffereli az adatokat, amíg a mobil hoszt
               nyugtáját nem érkezik meg, vagy csomagvesztés történik (duplikált
               ACK-ot érzékel, vagy lejár az időzítő)
                 • Nyugta esetén törli a buffert
                 • Újraküld, ha csomagvesztést detektál
             – Gyors újraküldés, ami a fix hálózat számára nem látható
     Adatátvitel a fix hoszt irányban
             – A Snoop Agent csomagvesztést észlel a sorszámok alapján, miután
               azonnal NACK üzenetet küld a mobil hosztnak
             – A mobil hoszt így relatív kis késleltetéssel újra tudja küldeni az
               elveszett csomagot



                                       Mobil Internet előadás
2007.12.20                                  BME-HIT                                 46
                                Snoop TCP
     • Előnyök:
             – Megmarad az end-to-end koncepció
             – Nincs szükség a TCP változtatására a a fix hoszt-nál
             – A mobil hoszt is képes eredeti TCP változattal működni, de a
               hatékonyság, miatt érdemes módosított TCP-t használni
             – Handover esetén nem változik a Snoop Agent, ezért csomagvesztés
               sincs ez miatt
     • Hátrányok
             – A csatornahibák miatti csomagvesztés nincs eléggé
               megkülönböztetve
             – TCP változtatásra van szükség a mobil hosztnál is, hogy kezelje a
               NACK-t
             – Titkosított adatátvitel esetén a Snoop TCP nem működik
                 • Nem tud monitorozni

                                      Mobil Internet előadás
2007.12.20                                 BME-HIT                                 47
                      Mobile TCP (M-TCP)
     •   A kapcsolat gyakori megszakadásának kezelése a cél
     •   Az I-TCP-hez hasonlóan az M-TCP is kettéosztja a kapcsolatot (Supervisory
         Host, SH)
             – Nem kell módosítani a TCP-t a fix hoszt és az SH között
             – Az SH és a mobil hoszt között optimalizált TCP
     •   Supervisory Host
             – Nincs bufferelés és újraküldés
             – Az összes csomagot figyeli, és ha kapcsolatbontást érzékel:
                  • A küldő ablakot 0-r állítja
                  • A küldő sürgősségi módba kapcsol
             – A régi vagy az új SH újra növelni kezdi az ablakméretet
     •   Előnyök
             – Kezeli a kapcsolatbontást
             – Nincs bufferelés → késleltetés
     •   Hátrányok
             – A vezeték nélküli csatornahiba továbbterjed a vezetékes hálózatba
             – Vezeték nélküli linkhez idomított TCP



                                            Mobil Internet előadás
2007.12.20                                       BME-HIT                             48
                  Fast retransmit/fast recovery
                  Gyors újraküldés/helyreállítás
     • A handover gyakran csomagvesztést okoz
             – A TCP ezt rosszul kezeli, mivel a slow-start mechanizmust indítja
     • Kényszerített gyors újraküldés
             – Amint a mobil hoszt regisztrálta magát az új hálózatban, duplikált
               nyugtát küld
             – Ezzel kényszeríti a másik hosztot a fast retransmit (gyors
               újraküldés) módra
             – Ráadásul a TCP az eredeti ablakmérettel folytatja a
               kommunikációt, nem pedig a slow-start mechanizmus indításával
     • Előnyök
             – Kis módosításokra van szükség
             – Jelentős hatékonyságnövekedés
     • Hátrányok
             – Az IP és a TCP együttműködésére van szükség (új regisztráció
               történt)
                                      Mobil Internet előadás
2007.12.20                                 BME-HIT                                  49
                   Transmission/time-out freezing
                       Küldés/időzítő zárolás
     •   A kapcsolat hosszabb időre is megszakadhat
             – A csomagtovábbítás nem lehetséges
             – Az időzítő lejárta után a TCP bontja a kapcsolatot
     •   TCP zárolás
             –   A MAC réteg gyakran előre tudja jelezni a szakadásokat a kommunikációban
             –   A MAC réteg így információt nyújthat a TCP-nek a várható kapcsolatvesztésről
             –   A TCP leállítja a küldést, de nem tekinti túlterheltnek a hálózatot
             –   A MAC réteg jelzi, ha ismét van kapcsolat
             –   Ismét az eredeti sebességgel folytathatja a küldést
     •   Előnyök
             – A módszer független a csomagtípusoktól, és a TCP mechanizmusoktól (ACK,
               sorszámok)
             – IPSec esetén is működik
     •   Hátrányok
             – TCP módosításra van szükség
             – A módszer a MAC réteg információira alapoz




                                            Mobil Internet előadás
2007.12.20                                       BME-HIT                                        50
                                         Összegzés
                    Mechanizmus                         Előny                       Hátrány

Indirect TCP        A kapcsolat kettébontása            Egyszerű, a vezeték         End-to-end koncepció elvesztése,
                                                        nélküli szakasz             hosszabb késleltetés handover
                                                        elkülönítése                esetén
Snoop TCP           A csomagok (adat,ACK)               Transzparens end-to-end     Titkosítás esetén nem működik, a
                    megfigyelése, local                 kapcsolat                   vezeték nélküli szakasz
                    retransmission                                                  elszigetelése nem teljes
M-TCP               A kapcsolat kettébontása, a         End-to-end kapcsolat        a vezeték nélküli szakasz
                    küldő visszafogása az               megmarad, kezeli a          elszigetelése nem teljes, nagyobb
                    ablakméret állításával              gyakori és hosszabb         számítási overhead a sávszélesség-
                                                        kapcsolatszakadásokat       menedzselés miatt
Fast retransmit/    Slow-start mellőzése handover       Egyszerű és hatékony        Rétegek keveredése, nem
fast recovery       esetén                                                          transzparens


Transmission/       Zárolja a TCP állapotokat           Független a                 MAC függő
time-out freezing   kapcsolatszakadás idejére           csomagtípusoktól és a       Jelentős változtatás a TCP-ben
                                                        titkosítási eljárásoktól,
                                                        hosszabb megszakadás
                                                        esetén is működik

                                                  Mobil Internet előadás
2007.12.20                                             BME-HIT                                                       51
                              Összefoglalás
     •   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

                                     Mobil Internet előadás
2007.12.20                                BME-HIT             52
                         Hivatkozások
     • RFC0793 – TCP
     • RFC0768 – UDP
     • RFC3481 – TCP over Second (2.5G) and Third (3G) Generation
       Wireless Networks
     • A Comparative Analysis of TCP Tahoe, Reno, New-Reno, SACK and
       Vegas
     • Vassilis Tsaoussidis, Ibrahim Matta: „ Open Issues on TCP for Mobile
       Computing”
     • http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol
     • draft-eddy-tcp-mobility-00 - Mobility Support For TCP.txt
     • draft-kuangyj-mobile-tcp-00-Mobile Transmission Control Protocol
       (MTCP) for Mobility Management over IP Networks.txt
     • Wolfgang Hansmann, Matthias Frank: „On Things to Happen During a
       TCP Handover”



                                 Mobil Internet előadás
2007.12.20                            BME-HIT                                 53
             Köszönöm a figyelmet!




                   Mobil Internet előadás
2007.12.20              BME-HIT             54

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:19
posted:8/1/2011
language:Hungarian
pages:54