Transport Layer - MUX, DeMUX

Transport Services and Protocols

transport 계층에서 만드는 data unit의 이름 -  segment

서로 다른 host에서 실행되는 app process 간 logical communication을 제공

• send 측 :
  • 앱에서 내려보낸 메시지를 부숴 network layer로 보냄
• 받는 측:
  • 메시지를 다시 모아서 app layer로 보냄

 

 

Transport vs Network layer

network layer

• host 간 logical communication을 제공

transport layer

• network layer 기능에 의존하여
• process 간 logical communication을 제공

앤의 집에 12명이 빌의 집의 12명에게 편지를 보낸다면,

• host = 집
• process = 거주민
• app message = 편지
• transport protocol = 앤 과 빌
  • 앤은 편지를 받아서 빌의 우체통에 넣는 역할
  • 빌은 우체통을 열어서 수신자에게 전달하는 역할
• network-layer protocol = postal service
  • 앤의 우체통으로부터 빌의 우체통까지 전달하는 역할
  
  

 

Internet transport-layer protocols

TCP

• reliable , in-order delivery
• congestion control : 네트워크의 혼잡이 발생하지 않도록 sending rate 조절
• flow control : receiving buffer가 넘치지 않도록 sending rate 조절
• connection setup

UDP

• unordered delivery
• host to host delivery를 하는 network layer의 IP가 최선을 다하여, ㅠ
• packet loss나 packet 순서 꼬임 방지를 최대한 덜하도록 

둘 다,

• delay와 대역폭을 보장해주진 않음

TCP에서는 서버가 먼저, UDP에서는 클라이언트가 먼저 실행되어야 하는 이유

TCP application에서 client이 실행되자마자 서버와 TCP connection을 맺으려 함

만약 TCP server가 운영 중이지 않았다면 connection을 맺을 수 없기에 그럼

UDP application에서는 client가 실행 즉시 connection을 초기화하지 않음

 

Multiplexing(sender) and Demultiplexing(receiver)

multiplexing : 여러 socket에서 온 data를 관리하고 transport header를 붙임

• transport protocol의 가장 기본적인 기능 가운데
• 클라이언트 측에서 여러 application이
• 내려보내는 application message들을
• 모두 하나의 transport 계층에서 받는 기능

demultiplexing : deliver segment to correct socket

• transport 계층의 가장 기본적인 기능 중 하나로,
• server측 transport 계층에서 network 계층으로부터
• deliver된 data를
• receiving end point인 application process를 찾아
• deliver해 주는  기능

 

두 개의 client host는

하나의 server host와 통신 중

server host에서의 transport layer를 보면,

• 각 client와 통신하는 socket 두 개로부터 옴
• 보내는 입장에서는 여러 개의 socket으로부터 데이터를 받아서
• transport 헤더를 붙여둠
• 올바른 socket으로 보낼 때 헤더를 demultiplexing해야 함
• 또 이후에 data가 클라이언트로 전송되었을때
• 클라이언트가 demultiplexing 할 때 필요한 정보가 담김.

 

 

 

How demultiplexing works

<host receives IP datagrams>

header

• source IP와 Destination IP

payload

• TCP/UDP segment format
  • • 이 안에 header = source port , dest port
    • payload  =  application data

 

볼드체 두 개로 demultiplexing을 함

 

 

 

Connectionless Demultiplexing - UDP

UDP의 경우는 source IP와 port와는 관계 없이

 destination IP & port number만으로 

demultiplexing을 수행

 

 

socket이 생성될 때 유일한 포트번호가 짝지어짐

• 클라이언트의 경우 OS가 자동 할당. 서버에서는 개발자가 지정
• DatagramSocket mySocket1 = new DatagramSocket(12534);

UDP socket에 보낼 datagram에는 목적지의 IP주소와 포트번호도 함께 주어야 함

 

 

host가 UDP segment를 받으면

• UDP segment 속 destination 포트번호를 확인하여 해당 socket으로 보냄

 

connectionless demux에 있어서는

보내는 측의 IP 주소와 포트번호는 상관없고

목적지의 IP주소와 포트번호로 목적지 socket을 결정

저마다 socket을 생성하고 각기 다른 포트 번호가 할당됨

 

•  

  

 

Connection-oriented Demux - TCP

아래 4가지 정보를 이용하여 TCP socket을 식별함

• source IP 주소
• source 포트 번호
• dest IP 주소
• dest 포트 번호

 

이 정보들을 demux하여 적절한 소켓을 찾음

서버 host는 welcome 용 TCP 소켓을 별도로 생성

• 또한 각 클라이언트마다 connectionSocket도 생성

 

하나의 서버에도 이렇게나 많은 소켓 중 어느 것인지 알기 위해

• source IP와 포트번호가 필요할 수 밖에 없군! (TCP라면)
• 각 소켓은 4개의 튜플로 식별됨

 

 

하나의 client가

Non-persistent HTTP로 온다면 각 요청마다 소켓 생성 ㄷㄷ

 

각 소켓별로 process가 별도로 있음

• 소켓 프로그래밍이 파이썬을 이용하면 괜찮지만
• c언어로 하게 되면, 
• 서버 프로세스가 하나의 웰컴 소켓을 열어두고 클라이언트의 요청을 받았을 때
• 그 클라이언트를 위한 소켓을 만들고
• 프로세스도 그 클라이언트를 위해 생성
• 각 프로세스 별로 리소스도 할당되어야하고 관리하는데 overload 발생

 

그래서 threaded server를 이용하기도

이는 process 하나에 소켓 여러 개 할당한 것

•  

  

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 Suppose Client A initiates a Telnet session with Server S. At about the same time, Client B also initiates a Telnet session with Server S. Provide possible source and destination port number for

a.     The segment sent from A to S

b.    The segment sent from B to S

c.     The segment sent from S to A

d.    The segment sent from S to B