75.43 Introducción a los Sistemas Distribuidos

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1 75.43 Introducción a los Sistemas Distribuidos Práctica 8: Capa de Transporte Resumen La capa de transporte provee una comunicación confiable y eficiente entre dos máquinas, independientemente de aspectos de la red como la congestión, los errores, y el camino recorrido. Para ello realiza confirmaciones (ACKs), controla el flujo de datos y emplea timers. En esta práctica estudiaremos algunos aspectos relacionados con la capa de transporte: el direccionamiento, el control de flujo, el manejo de errores y la retransmisión. Analizaremos el protocolo TCP y los algoritmos de control de congestión. Parte 1: Ejercicios teóricos 1. Una conexión TCP envía un segmento en un instante t 0. Cuáles de las siguientes situaciones ocurridas luego de t 0 hacen que se reenvíe el segmento? Se recibe un ACK de un segmento anterior. Se reciben tres ACK de un segmento anterior. Se recibe un ACK de un segmento posterior. Se reciben tres ACK de un segmento posterior. Se vence un timer de recepción, cuyo tiempo es fijo y se calcula al establecer la conexión. Se vence un timer de recepción, cuyo tiempo es variable y se calcula para cada segmento. 2. (Modelos de Congestión) Consideraremos el siguiente modelo de la congestión en la red, sin errores ni timeouts: Un usuario establece una conexión TCP desde una conexión a Internet de alta velocidad (por ejemplo, 10 Mbps). La conexión TCP aumenta linealmente su ventana de congestión (cwnd) hasta que en cierto punto se alcanza el nivel de bottleneck bandwith, es decir, el buffer de algún router intermedio comienza a llenarse, hasta que se produce la pérdida de un segmento. Entonces se aplica Fast Retransmit y Fast Recovery, y la ventana de congestión se reduce a la mitad. En estado estacionario, la ventana de congestión se puede modelar como un diente de sierra:

2 En donde el eje y indica el tamaño de la ventana de congestión, medido en múltiplos del MSS. a) Calcule el período del diente de sierra, al que llamaremos T, en función de (W, MSS, RT T ). b) Calcule la tasa de pérdida en función de (W, MSS, RT T ). c) Calcule los valores anteriores para W = 100 KB, RT T = 400 ms y MSS = 100 bytes. d) Cuál es el tamaño de buffer mínimo que debe tener el servidor? e) Calcule el throughput de la conexión. Parte 2: Simulación Es este ejercicio estableceremos una conexión con errores de transmisión con un servidor HTTP, y analizaremos cómo soluciona TCP las pérdidas de paquetes, los errores y duplicados, es decir cómo asegura una conexión confiable y sin errores. Para la simulación de errores y pérdidas en el medio se utilizó la herramienta tc de Linux, que permite manipular el tráfico que pasa de la capa de red del sistema operativo a la placa de red. Para hacer más transparente la simulación, la pérdida de paquetes se realizó en un router intermedio de la simulación (simulado con una PC con Linux del laboratorio que tiene 2 placas de red, configurada como router). El escenario es el siguiente: Nota: CONFIGURACIÓN DEL CLIENTE: 1) sudo ifconfig eth * 2) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp congestion control=reno 3) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp sack=0 4) sudo route add -net netmask gw ) sudo ip route change /24 dev eth0 via initrwnd 4 CONFIGURACIÓN DEL ROUTER: 1) sudo ifconfig eth ) sudo ifconfig eth ) sudo tc qdisc add dev eth0 root netem delay 200ms drop 5 % corrupt 5 % 4) sudo tc qdisc add dev eth1 root netem delay 200ms 5) sudo sh -c echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip forward CONFIGURACIÓN DEL SERVIDOR: 1) sudo ifconfig eth ) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp congestion control=reno 3) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp sack=0 4) sudo route add -net netmask gw ) sudo ip route change /24 dev eth0 via initcwnd 4 6) Levantar apache Tenga en cuenta que a partir de la versión del kernel de Linux, la ventana de congestión inicial se estableció en 10 MSS (default) (más información en

3 2.1. Captura de los Datos 1. Abra una terminal y ejecute export http proxy=. Esto se hace para que el wget se haga directamente al servidor y no al proxy de la facultad, que puede tener el archivo cacheado. 2. Configure la IP de su máquina cliente, y ejecute los comandos indicados anteriormente, de manera que el kernel utilice el algoritmo de control de congestión TCP Reno, con una ventana de recepción inicial de 4, y sin hacer Selective Acknowledgements. 3. Ejecute el sniffer Wireshark con permisos de root y comience la captura de paquetes en la interfaz ethernet (Usted se encargará de la captura del lado del cliente. La captura del lado del servidor será realizada por los docentes y abarcará las transferencias por HTTP realizadas por todos los grupos). 4. Obtenga con wget el archivo picture.jpg, que se encuentra en el Web Server y tiene un tamaño de alrededor de 100kB. Nota: Para realizarlo en sus casas, el archivo picture.jpg también puede descargarse de la dirección 5. Detenga la captura Análisis de la conexión TCP En esta parte analizaremos los resultados de la captura con el Wireshark. Comience aplicando un filtro para observar únicamente los segmentos TCP de su propia transferencia HTTP. Utilice simultáneamente las capturas del lado del cliente y del lado del servidor. 1. Imprima el gráfico Time-Sequence que genera el Wireshark, a través del menú Statistics. Adjunte este gráfico al informe. Le servirá también para ayudarse en los próximos puntos. Atención: Asegurese de imprimir el gráfico correspondiente al servidor. 2. Elabore un gráfico temporal de toda la transferencia, pero sólo muestre los grupos de segmentos enviados en cada burst. Recuerde que como estamos empleando un delay constante de 100ms para el canal, los tiempos de recepción y envío de los segmentos estarán muy sincronizados. Por eso podemos asumir que los segmentos viajan en bursts, lo cual facilita el análisis y confección del gráfico. Sólo muestre el ID. de segmento, es decir un valor autoincremental tal que ID MSS + 1 = SequenceNumber A un costado del gráfico indique el valor que mantienen las variables cwnd y ssthresh del lado del servidor. A modo de ejemplo:

4 Observaciones Los segmentos se graficarán con lineas oblicuas. La línea de tiempo deberá a estar a escala. Recuerde que el RTT de los segmentos es de 400 ms. Indique los segmentos que no llegan a destino con una cruz sobre el número de segmento Indique los segmentos que llegan con errores con una raya sobre el número de segmento Si se envían varios ACK con el mismo ACK number, indique la cantidad de ACKs con un número entre parentesis (ej., ACK 48(3)). 3. Grafique cwnd y ssthresh en un mismo gráfico en función del ID de segmento. 4. Grafique cwnd y ssthresh en un mismo gráfico en función del tiempo. Tener en cuenta: Modalidad: La práctica se realiza en grupos de 2 ó 3 personas. Cada alumno entregará un informe individual con el desarrollo de todos los puntos anteriores. Entrega: El informe se entrega al finalizar la clase, o bien el martes 28/05. Los alumnos ausentes a la clase deberán desarrollar la práctica en sus casas y entregarla el martes 28/05. En caso de ausentarse en la fecha de entrega, deben hacer llegar el informe por algún medio, de lo contrario cuenta como entrega tarde (ver reglamento). Asistencia: La asistencia a la clase se verifica al finalizar la misma, mostrando el trabajo realizado.

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