詳解TCP/IP 勉強会 11章 UDP ユーザ・データグラム・プロトコル

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1. UDP: ユーザー・データグラム・プロトコル on 1
2. 目次 • 11.1 イントロダクション • 11.2 UDPヘッダ • 11.3 UDPチェックサム • 11.4 単純な例 • 11.5 IPフラグメンンテーション • 11.6 ICMP到達不可エラー(フラブメンテーション要求) • 11.7 Tracerouteを用いてパスMTUを決定する • 11.8 UDPによるパスMTUディスカバリ • 11.9 UDPとARPの間のやり取り • 11.10 UDPデータグラム・サイズの最大値 • 11.11 ICMP発信元抑制エラー • 11.12 UDPサーバーの設計 • 11.13 まとめ 2
3. 11.1 イントロダクション • UDP • データグラム指向（↔ストリーム指向） • トランスポート層プロトコル 3
4. 11.2 UDPヘッダ 4 • ポート番号：送り手、受け手のプロセスを示す • デマルチプレクス後参照されるため、ポート番号はTCPとUDPで独立 • UDPデータ長：UDPヘッダ＋UDPデータの長さ • 最小値は8バイト（データがないこともある） • IPヘッダに全体のデータ長、IPヘッダ長が記載済み →全体のデータ長ーIPヘッダ長＝UDPデータグラムのデータ長
5. 11.3 UDPチェックサム • 対象：UDPヘッダとUDPデータ • チェックサムはUDPではオプション、TCPでは必須 • 計算：基本16ビット・ワードの1の補数計算 • 相違点 ①UDPデータグラムが奇数バイトのとき最後に0をくっつける（パット・バイト） ②12バイトの擬似ヘッダを使用 5
6. 11.3 UDPチェックサム • 擬似ヘッダ • IPヘッダを簡略化 • 正しい宛先に到着したことを再 確認 • エラー検出 • 破棄 • エラー・メッセージなし • チェックサムをオフにもできる • 推奨されない 6
7. 11.3 UDPチェックサム • Tcpdump出力 • UDPチェックサムを有効にしているか見たい • 受信UDPチェックサムを出力させた（0のときオフ） • Sockプログラム 7
8. 11.3 UDPチェックサム • いくつかの統計情報 • 40日間のFNSのエラー件数を記録 8
9. 11.4 単純な例 • TcpdumpでUDPデータグラムを見る（sockプログラム） • 宛先svr4 • TCPにかえてUDPを指定（-u） • 2つ目はデータ長0（-w0） 9
10. 11.4 単純な例 10 • 結果
11. 11.5 IPフラグメンテーション • MTUとデータグラムのサイズを比較→必要なら断片化 • IPヘッダ • フラグ • フラグ・フィールドの一部がオン→「自分は最後のフラグメントではない」ことを示す • フラグメント・オフセット • 自分がオリジナルのデータグラムのどの位置にあたるか示す • 全データ長 • フラグメントされると変更される • フラグ・フィールドの1つのビットがオン • フラグメント化してはいけない→ICMPエラーを送り返す 11
12. 11.5 IPフラグメンテーション • フラグメントが1つでも失われたら、全体を再送 • 途中のルーターでフラグメンテーションが行われたとき、発信元はどのように フラグメント化されたかを知ることができない 12
13. 11.5 IPフラグメンテーション • Tcpdumpでフラグメント化を見てみる 13
14. 11.5 IPフラグメンテーション • 結果 14
15. 11.5 IPフラグメンテーション 15 • フラグメント化
16. 11.6 ICMP到達不可エラー（フラグメンテー ション要求） • フラグメンテーション必要 しかし 「フラグメント化してはいけない （DF）」フラグがオン のときに発生 16
17. 11.6 ICMP到達不可エラー（フラグメンテー ション要求） • 例 17
18. 11.6 ICMP到達不可エラー（フラグメンテー ション要求） 18 • 結果
19. 11.6 ICMP到達不可エラー（フラグメンテー ション要求） 19
20. 11.7 tracerouteを用いてパスMTUを決定す る • DFビットをオン →送信インターフェースのMTUに合わせてパケット送信 →ICMPエラーが返ってくるとパケットサイズを縮小してパケット送信 20
21. 11.7 tracerouteを用いてパスMTUを決定す る • BsdiのICMPコードを修正 送信インターフェースのMTUを返すようにする 21
22. 11.8 UDPによるパスMTUディスカバリ • UDPを利用するアプリケーションとパスMTUディスカバリの関係 22
23. 11.8 UDPによるパスMTUディスカバリ 23
24. 11.8 UDPによるパスMTUディスカバリ • Solarisによる想定（576）は適正ではなかった 本当のMTUは296 →solarisでフラグメント化された後、bsdiでもフラグメント化される 24
25. 11.8 UDPによるパスMTUディスカバリ • 同じ例 ただし、bsdiがICMPエラーで次のホップのMTUを返すよう修正 25
26. 11.9 UDPとARPの間のやりとり • UDPとARP実装の話 26
27. 11.9 UDPとARPの間のやりとり • 結果 27
28. 11.10 UDPデータグラム・サイズの最大値 • 理論的には65535-20-8=65507バイト しかし殆どの場合これより小さい • 原因 • アプリケーション・プログラムがプログラム・インターフェースに制限される • TCP/IPのカーネルの実装 • UDPプログラム・インターフェースは、アプリケーションが戻ってくる データグラムの最大値を毎回指定できるようにしている 28
29. 11.11 ICMP発信元抑制エラー • 受信データグラムが処理できないほど早く流れてきたときに生成 • あくまで「できる」だけ（必須ではない） 29
30. 11.11 ICMP発信元抑制エラー • Bsdiからsunを経由してsolarisへデータグラムを送る • SLIPリンクはEthernetより1000倍ほど遅い • 100個の1024バイトのデータグラムを送る 30
31. 11.11 ICMP発信元抑制エラー • 結果 31
32. 11.12 UDPサーバーの設計 • UDPを利用するサーバーの設計と実装にUDPのプロトコルとしての 機能がどのように影響するのか 32
33. 11.12 UDPサーバーの設計 • クライアントのIPアドレスとポート番号 • UDPデータグラムには • 発信元と宛先のIPアドレス • 発信元と宛先のポート番号 • 応答は要求してきたクライアントに返すことができる • 宛先IPアドレス • いくつかのアプリケーションは宛先IPアドレスを知る必要がある • OSが受信したUDPデータグラムから宛先IPアドレスをパスすることを要求して いるが、全ての実装がこの機能を提供しているわけではない 33
34. 11.12 UDPサーバーの設計 • UDP入力キュー • UDPポートには入力キューがある • オーバーフローするとデータグラムが破棄されることがある • Sockプログラムで実験してみる 34
35. 11.12 UDPサーバーの設計 35
36. 11.12 UDPサーバーの設計 36 • 結果 • Sunから送られた全部1のデータグラム • Svr4から送られた全部4のデータグラム が届いた • 残りは破棄
37. 11.12 UDPサーバーの設計 • ローカルIPアドレスの制御 37
38. まとめ • チェックサムの検証 • フラグメンテーションの観察 • ICMP到達不可エラー • TracerouteとUDPによるパスMTUディスカバリの調査 • UDPとARPのやり取り • ICMP発信元抑制エラー 38