Circuito Virtual

1. Definicao

Circuito Virtual e um componente da Camada de Transporte (Layer 4 do modelo OSI). A Camada de Transporte e responsavel pela comunicacao fim-a-fim entre processos em hosts distintos.

Os protocolos dominantes sao:
- TCP (RFC 793): Confiavel, orientado a conexao.
- UDP (RFC 768): Nao confiavel, sem conexao.

2. Identificacao de Processos

Portas TCP/UDP

16 bits (0-65535), classificadas por IANA:

Socket

Socket = (IP_origem, Porta_origem, IP_destino, Porta_destino, Protocolo)

3. UDP (User Datagram Protocol)

Caracteristicas

• Nao orientado a conexao: Sem handshake.
• Nao confiavel: Sem ACK, sem retransmissao.
• Sem controle de fluxo ou congestionamento.
• Sem ordenacao: Datagramas podem chegar fora de ordem.
• Header: 8 bytes.

Datagrama UDP

+--------+--------+--------+--------+
| Source Port   | Destination Port|
|     2 bytes   |     2 bytes     |
+--------+--------+--------+--------+
| Length         | Checksum        |
|     2 bytes   |     2 bytes     |
+--------+--------+--------+--------+
| Data (variavel)                  |
+--------+--------+--------+--------+

Aplicacoes

• DNS (53): Queries pequenas.
• DHCP (67/68): Configuracao automatica.
• VoIP (RTP): Tempo real.
• Streaming de video.

4. TCP (Transmission Control Protocol)

Caracteristicas

• Orientado a conexao: Three-way handshake.
• Confiavel: ACKs, retransmissoes.
• Ordenado: Cada byte numerado.
• Controle de fluxo: Sliding window.
• Controle de congestionamento: Slow start, AIMD.
• Full-duplex.
• Header: 20-60 bytes.

Flags TCP

5. Three-Way Handshake

Cliente                           Servidor
  |                                 |
  | ---- SYN (seq=x) ------------> | SYN-RCVD
  |                                 |
  | <--- SYN-ACK (seq=y, ack=x+1)-- | ESTABLISHED
  |                                 |
  | ---- ACK (seq=x+1, ack=y+1)->  | ESTABLISHED
  |                                 |
  | ===== Dados =================>  |

Passo 1: SYN (Cliente)

• Flags: SYN=1, ACK=0.
• Seq: ISN aleatorio (x).
• Estado: SYN-SENT.

Passo 2: SYN-ACK (Servidor)

• Flags: SYN=1, ACK=1.
• Seq: ISN do servidor (y).
• Ack: x+1 (confirma SYN do cliente).
• Estado: SYN-RECEIVED.

Passo 3: ACK (Cliente)

• Flags: SYN=0, ACK=1.
• Seq: x+1.
• Ack: y+1.
• Estado: ESTABLISHED.

6. Encerramento (Four-Way)

Cliente                           Servidor
  |                                 |
  | ---- FIN (seq=x) ------------> | CLOSE-WAIT
  | <--- ACK (ack=x+1) -----------  |
  | <--- FIN (seq=y) -------------- | LAST-ACK
  | ---- ACK (ack=y+1) ---------->  | CLOSED
  |                                 |
  | (TIME-WAIT 2*MSL)             |
  | CLOSED                         |

7. Controle de Fluxo (Sliding Window)

Receptor informa quantos bytes pode receber (campo Window):

Cliente                           Servidor
  | ---- Dados (1000 bytes) -----> |
  | ---- Dados (1000 bytes) -----> |
  | <--- ACK (Window=0) ---------- | (buffer cheio)
  | (Espera...)                    |
  | <--- ACK (Window=2000) ------ | (buffer liberado)
  | ---- Dados (2000 bytes) -----> |

8. Controle de Congestionamento

Slow Start

cwnd = 1 MSS. Dobra a cada ACK recebido. Crescimento exponencial ate ssthresh.

Congestion Avoidance (AIMD)

Apos ssthresh, cwnd cresce 1 MSS por RTT. Additive Increase, Multiplicative Decrease.

Fast Retransmit

3 ACKs duplicados = perda. Retransmite sem esperar timeout.

9. Comparacao TCP vs UDP