75.43 Introducción a los Sistemas Distribuidos

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1 75.43 Introducción a los Sistemas Distribuidos Práctica 1: 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. Indique verdadero o falso y justifique su respuesta a) UDP garantiza la entrega ordenada de los datagramas, TCP no. b) La capa de transporte en Internet (TCP y UDP) permite multiplexar conexiones mediante el uso de puertos. c) Los números de puertos sirven para identificar a cada protocolo d) El primer datagrama de una conexión TCP setea el bit SYN y el ACK para iniciar la conexión. e) La PDU de TCP es denominada fragmento f ) UDP siempre implementa un mecanismo de verificación de errores del header IP g) En Congestion Advoidance el crecimiento de la ventana es 1 MSS por cada ACK recibido h) La duración del valor de time out del temporizador de retransmisión de TCP depende del RTT de los segmentos (sin retransmisiones) previamente transmitidos. i) El cliente de una aplicación TCP utiliza ports menores a 1024 denominados well known ports j ) El cliente de una aplicación UDP utiliza ports mayores a 1024 denominados well known ports k) Si un segmento TCP llega con error a su destino, es simplemente descartado. l) Si un segmento TCP llega con error a su destino, es simplemente descartado. m) El checksum de UDP es opcional y se indica con un valor de checksum igual a 0 n) El header de UDP utilizado para calcular el checksum incluye los primeros 64 bytes de datos ñ) Si un datagrama UDP llega con error a su destino, este último solicita un pedido de retransmisión. 2. Sea un proceso del host C que tiene un socket UDP con el número de puerto Suponga también que los hosts A y B envían cada uno de ellos un segmento UDP al host C con el número de puerto de destino Serán dirigidos ambos segmentos al mismo socket del host C? En caso afirmativo, cómo sabrá el proceso del host C que estos dos segmentos proceden de dos hosts distintos?

2 3. Cuál de las siguientes funciones no es desarrollada por TCP? a) Garantizar el orden b) Ejercer control de flujo c) Realizar fragmentación y reensamblado d) Enviar acuses de recibo 4. Un host no puede tener establecidas simultáneamente dos conexiones TCP desde un mismo socket hacia dos sockets remotos diferentes: a) Verdadero b) Falso 5. La finalidad del mecanismo de slow-start es: a) Reducir el tráfico cuando el RTT (tiempo de ida y vuelta) aumenta b) Reducir el tráfico en situaciones de congestión c) Reducir el tráfico cuando el medio físico tiene errores d) Reducir el tráfico cuando se han llenado los buffers del receptor 6. Describa por qué un desarrollador de aplicaciones puede decidir ejecutar una aplicación sobre UDP en lugar de sobre TCP. 7. El control de congestión de una conexión TCP se halla en el siguiente estado: window size = 32 * MSS cwnd = 8 * MSS awnd = min [cwnd; window size] = 8 * MSS ssthresh = 4 * MSS Cómo se afectarán las variables cwnd y ssthresh cuando se reciba un ACK? Justifique. a) ssthresh = 4 MSS y cwnd = ( ) MSS. b) ssthresh = ( ) MSS y cwnd = 8 MSS. c) ssthresh = ( ) MSS y cwnd = 9 MSS. d) ssthresh = 4 MSS y cwnd = 8 MSS. 8. (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:

3 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. Nota: CONFIGURACIóN DEL CLIENTE: 1) sudo tc qdisc add dev eth1 root netem delay 200ms 2) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp congestion control=reno 3) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp sack=0 CONFIGURACIóN DEL SERVIDOR: 1) sudo tc qdisc add dev eth0 root netem delay 200ms drop 5 % corrupt 5 % 2) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp congestion control=reno 3) sudo sysctl -w net.ipv4.tcp sack=0 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 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.

4 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: 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.

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