O documento discute os desafios do protocolo TCP em redes sem fio, como maiores taxas de perda de pacotes e variabilidade na qualidade da conexão. Várias soluções foram propostas, como otimizações nas camadas de transporte e rede para melhor lidar com erros e evitar desnecessariamente acionar mecanismos de controle de congestionamento. Projetos como WTCP, I-TCP e M-TCP buscam aperfeiçoar o desempenho do TCP em redes sem fio.
2. Roteiro
Introdução
Protocolos de Transporte
Características do TCP
Redes sem fio
Problemas
Redes sem fio
TCP em Redes sem fio
Soluções
Projetos relacionados
Conclusão
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3. Protocolos de Transporte
Aplicação Confiável
Apresentação
Datagramas
Sessão
Transporte TCP UDP
Rede IP
Enlace
Física
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4. Transmission Control Protocol
(TCP) RFC 793
Protocolos confiáveis de transporte
provêm
Gerenciamento de conexão
Controle de fluxo
Controle de congestionamento
Controle de confiabilidade
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5. Transmission Control Protocol
(TCP) RFC 793
Três Fases
Estabelecimento da Conexão
Transmissão de Dados
Encerramento da Conexão
Flags
SYN – solicitação de conexão
FIN – Finalização da Conexão
RST – Reset da Conexão
ACK – Reconhecimento de recebimento
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7. TCP – Mecanismo de ACKs
A B
A1
A2
Timeout
Ack A1
A3
Ack A3
A2
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8. TCP – Round Trip time
Fundamental para estabelecer um
mecanismo de time-out;
Estimativa do tempo total de ida e
volta de pacotes entre receptor e
transmissor;
Monitora as mudanças de rotas para
estabelecer um time-out ideal;
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10. TCP – Slow Start
Testa as condições de rede antes da
transmissão;
Observa a taxa de acks e iguala a
transmissão na mesma proporção;
Utiliza janela de controle de
congestionamento
Mecanismos de RTO (Retransmission
time-out), double acks e ICMP para
identificar perda de pacotes.
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11. TCP – Congestion Avoidance
Usa as estimativas RTT e RTO para
saber se há perda de pacotes;
Perdas podem ser por corrupção ou
congestionamento (buffer cheio);
Controla o tamanho da janela
quando ultrapassa o limite máximo do
Slow start;
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12. TCP – Fast Retransmit e
Recovery
Verifica se acks são de re-ordenação
ou perda de pacotes (<3);
Monitora double acks (> 3)
Ajusta a janela de congestionamento
Uma alternativa ao RTO
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13. Redes sem Fio
São a realidade corporativa e
acadêmica
As redes sem fio diferem das redes
cabeadas em:
Presença da mobilidade
Alto índice de perda de pacotes
Baixa banda passante
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14. Tecnologias sem Fio
Disponíveis
Local Area Network (WLAN)
802.11 (Wi-Fi)
Wide Area Network (WAN)
Espaço dividido em células
Hand-offs entre estações base
Ex: GPRS 115 Kbps: TIM, Claro e OI
Ad-hoc
Ausência de configuração prévia
Uso de algoritmo guloso
Ex: notebooks, palmtops, etc.
Satélites (geoestacionários ou órbitas baixas)
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15. Principais problemas
Intrínsecos às redes sem fio
Maiores taxas de erros, alta variabilidade na
qualidade de conexão, susceptibilidade a
interferências externas, hand-offs e existência de
hidden nodes
Diversidade de implementação
Diferenças de desempenho e de aderência ao
padrão
Pontos deixados em aberto na especificação
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16. Como os problemas são percebidos na
camada de aplicação?
Maiores taxas de perdas de pacotes e maior
incidência de perda de pacotes em rajadas
Maior variação na latência e maior incidência
de entrega de pacotes em rajada
Alta variabilidade e variações abruptas na
qualidade da conexão (menor previsibilidade
das conexões)
Períodos de desconexão mais freqüentes
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17. TCP vs Redes sem Fio
Degradação do desempenho de TCP em
redes sem fio
Não tratamento da mobilidade
Desconhecimento da razão da perda de
pacotes
Tamanho das unidades de transmissão
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18. TCP vs RsF – Perda de
Pacotes
Em redes sem fio é difícil definir a razão
porque um pacote foi perdido
Congestionamento
Corrupção dos dados
Implica acionar o mecanismo de
controle de congestionamento,
reduzindo a janela de transmissão e
degradando o desempenho
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19. TCP vs RsF – Tamanho dos
Pacotes
Pacotes grandes: alto índice de perdas
de pacotes devido a corrupção dos
dados
Pacotes pequenos: alta sobrecarga de
cabeçalhos (overhead)
Consequentemente: perda de
desempenho
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20. TCP vs RsF – TCP Ideal
Retransmissão de pacotes por erro sem
acionar o controle de congestionamento
(Impossivel)
Alternativa
Recuperação da camada de rede
Evitando a percepção da camada de transporte
Os mecanismos de controle de congestionamento
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21. TCP vs RsF – Solução
Fim-a-fim
Os pontos finais da cadeia de comunicação são
modificados. Transmissor e receptor são
otimizados para redes sem fio.
Divisão de conexão
Divide-se a conexão em duas: entre o transmissor
e a radiobase e entre a radiobase e o receptor. A
parte sem fio é otimizada.
Camadas inferiores e superiores
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23. Conclusão
O TCP não pode ser empregado da
mesma forma que nas redes cabeadas;
Aumento na otimização do TCP é
proporcional ao uso das redes sem fio;
IETF (Internet Engineering Task Force)
TCPSAT, MANET, MobileIP e PILC (Link);
Não existe a melhor solução;
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24. Referências
Kon et al. Desenvolvimento de aplicações adaptativas para
redes IEEE 802.11. Simposio Brasileiro de Redes de
Computadores, 2006;
IME USP. TCP sobre redes sem fio.
http://grenoble.ime.usp.br/movel/programacao.html.
Acessado 08 de julho de 2007;
Data Network Resource. Transfer Control Protocol, 3-way
handshake, TCP sliding window.
http://www.rhyshaden.com/tcp.htm. Acessado 08 de julho de
2007;
RNP. TCP sobre ATM.
http://www.rnp.br/newsgen/9909/tcp_atm.html. Acessado 08
de julho de 2007;
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