33.Протокол tcp
Протокол IP является дейтаграммным протоколом и не может гарантировать надежность передачи данных. Эту задачу - обеспечение надежного канала обмена данными между прикладными процессами в составной сети — решает протокол TCP (управления передачей), относящийся к транспортному уровню (рис.).
Перед отправкой своих данных TCP помещает их в оболочку IP-пакета. Протокол IP используется протоколом TCP в качестве транспортного средства.
Протокол TCP взаимодействует через межуровневые интерфейсы с нижележащим протоколом IP и лежащими выше протоколами прикладного уровня (например, HTTP).
Для организации надежной передачи данных предусматривается установление логического соединения между двумя прикладными процессами.
Соединение в протоколе TCP идентифицируется парой сокетов (т.е. полных адресов процессов).
В рамках соединения осуществляется обязательное подтверждение правильности приема всех сообщений и при необходимости выполняется их повторная передача. Соединение является полнодуплексным, т.е. позволяет одновременно передавать в обе стороны.
Окно передачи
Правильность передачи подтверждается квитанцией получателя. В TCP применяется частный случай квитирования — алгоритм скользящего окна.
Получающий модуль TCP отправляет партнеру «окно». Это окно задает то число байтов, которое он готов принять, начиная с номера байта, на который уже была выслана квитанция.
Квитанции
Квитанция посылается только в случае правильного приема данных (отрицательные квитанции не посылаются). Таким образом отсутствие квитанции может означ: • прием искаженного сегмента; • потерю сегмента; • потерю квитанции.
В качестве квитанции используется поле «номер подтверждения» в заголовке сегмента. В нем помещается число, на единицу большее максимального номера байта в полученном сегменте (т.е. это номер следующего ожидаемого на приеме байта). Это число часто называют номером очереди.
Механизм тайм-аута ожидания подтверждения
Когда протокол TCP передает сегмент с данными, он помещает его копию в очередь повторной передачи и запускает таймер для повторной передачи. Когда приходит подтверждение (на данный сегмент) сегм стирается, а таймер выкл.
Выбор тайм-аута
В протоколе TCP тайм-аут Та выбирается с помощью достаточно сложного адаптивного алгоритма:
• При каждой передаче засекается время до прихода квитанции (время оборота).
• Получаемые значения усредняются с весовым коэффициентом, возрастающим от предыдущего замера к следующему. Таким образом стараются усилить влияние последних замеров времени оборота.
• В качестве Та выбирается среднее время оборота, умноженное на некоторый коэффициент. Практика показывает, что значение этого коэффициента должно превышать 2.
• При большом разбросе времени оборота в алгоритме выбора тайм-аута учитывается также и дисперсия этой величины.
Приостановка передачи
При полном заполнении входного буфера перегруженный узел-приемник указывает в своей квитанции нулевое окно. Даже после этого его партнер по соединению может направить на этот порт сообщение. Для этого оно должно сопровождаться пометкой «срочно» (в поле заголовка — «указатель срочности»). При поступлении такого срочного пакета порт обязан принять его даже путем вытеснения из буфера уже находящихся там данных. Ненулевое окно разрешает дальнейший приём данных.
Заголовок. Мин. длина - 20 байт
«Номер в последовательности» (Sequence number) - номер первого байта в текущем сегменте.
«Номер подтверждения» (Acknowledgment number) - номер следующего байта, который ожидает приемник. Тем самым подтверждается получение байтов с номерами до {AN-1}.
«Смещение данных» (Data offset) — указывает количество 32-битных слов в заголовке TCP.
«Резерв» (Reserved) - заполнено нулями и предназначено для будущего расширения протокола.
«Окно» (Window) - объявляет размер W окна в байтах.
«Контрольная сумма» (Checksum) - сумма всех 16 битовых слов заголовка и поля данных.
«Указатель срочности» (Urgent pointer) - используется совместно с флагом URG. Указывает размер в байтах поля срочных данных.
«Опции» - имеет переменную длину и может отсутствовать. Его размер всегда кратен 8 байтам. Здесь могут, к примеру, указываться: максимальный размер сегмента, дополнительные услуги и т.д.
«Выравнивание» (Padding) - заполнение нулями до 32-битовой длины.
Особенности протокола TCP
1. С помощью флага URG могут передаваться срочные данные.
2. Соединение является надежным за счет:
- использования режима обнаружения ошибок;
- присвоения порядковых номеров каждому байту сообщения
- использования тайм-аута ожидания подтверждения, по его истечении сегмент передается повторно.
3. Управление потоком путем использования окна передачи W.