6-ПпротоколTCP (1086226), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

АСК

Рис. 3. Для установки TCP-соединения используется трехшаговое рукопожатие

В сообщении с номером ISN для каждой системы установлен флаг синхронизации (SYN). В начале типичной TCP-транзакции сообще­ние SYN с номером ISN в поле Sequence Number посылает клиент­ская система. Получив это сообщение, сервер генерирует ответ, ко­торый выполняет сразу две функции. Во-первых, за счет установки флага АСК ответное сообщение подтверждает получение первого клиентского сообщения SYN. Во-вторых, в отклике сервера также ус­тановлен флаг SYN, а в поле Sequence Number указан его номер ISN. Получив это сообщение, клиентская система генерирует свой соб­ственный отклик с установленным флагом АСК. Как только сервер получил от клиента это подтверждение, соединение считается уста­новленным и системы готовы обмениваться сообщениями с данны­ми приложений. Таким образом, соединение TCP на самом деле пред­ставляет собой два отдельных соединения, работающих в противополож­ных направлениях. TCP является полнодуплексным протоколом: оба со­единения устанавливаются и разрываются независимо друг от друга.

В ходе трехшагового рукопожатия с помощью сообщений SYN компьютеры также информируют друг друга о максимальном размере сегмента (maximum segment size, MSS). По значению MSS для другой системы передающий компьютер определяет количество данных, ко­торое можно включать в последующие сообщения. Значение MSS за­висит от того, какой протокол канального уровня используется в сети, где находится соответствующая система. Величина MSS передается в виде 4 байтов, записанных в полях Options заголовков TCP двух паке­тов SYN.

Передача данных

После установки соединения у каждого компьютера есть вся необхо­димая для передачи прикладных данных информация. Вот из чего она складывается.

• Номер порта. Клиенту уже известен номер порта сервера, который относится к хорошо известным портам и необходим для инициа­лизации соединения. В поле Source Port сообщений клиента, ад­ресованных серверу, передается временный номер порта, который будет подставляться в ответы сервера.

• Номер в последовательности. В поле Acknowledgment Number сво­их сообщений каждая система подставляет номера в последова­тельности, предоставленные другой системой.

• Максимальный размер сегмента (MSS). По значению дополнительного параметра MSS системы зна­ют, насколько большими могут быть сегменты каждой последова­тельности.

Транзакция между браузером и Web-сервером начинается с того, что клиент отправляет серверу URL запрашиваемой Web-страницы ( см. рис 3а.). Сервер отвечает сообщением ASK и начинает передачу запрашиваемой Web-страницы.

Запрос URL

ACK

З апрашиваемые данные

Рис.3а. Браузер передает сообщение с URL; сервер посылает сообщение ASK, подтверждающее прием и начинает передачу запрашиваемой Web-страницы

Последовательный и подтвержденный номер

В рамках установленного соединения в протоколе TCP правильность передачи каждого сегмента должна подтверждаться квитанцией от получателя. Квитирование — это один из традиционных методов обеспечения надежной связи. В про­токоле TCP используется частный случай квитирования — алгоритм скользящего окна.

Алгоритм скользящего окна а протоколе TCP имеет особенность, Хотя единицей передаваемых данных является сегмент, окно определено на множестве нумерованных байтов неструктурированного потока данных, поступающих с верхнего уровня и буферизуемых про­токолом TCP.

При установлении соединения обе стороны договариваются о начальном номере байта, с которого будет вестись отсчет в течение всего данного соединения. У каж­дой стороны свой начальный номер. Идентификатором каждого сегмента является номер его первого байта. Нумерация байтов в пределах сегмента осуществляется так, что первый байт данных сразу вслед за заголовком имеет наименьший но­мер, а следующие за ним байты имеют следующие порядковые номера (рис. 4).

TCP-сегмент

Рис. 4. Нумерация байтов в ТСР-сегменте

Когда отправитель посылает TCP-сегмент, он в качестве идентификатора сегмента помещает в поле последовательного номера номер первого байта данного сегмента. Так, на рис. 5 идентификаторами сегментов являются номера 32600, 34060, 35520 и т. д. На основании этих номеров TCP-получатель не только от­личает данный сегмент от других, но и позиционирует полученный фрагмент относительно общего потока байтов. Кроме того, он может сделать вывод, что полученный сегмент является дубликатом или что между двумя полученными сегментами пропущены данные и т. д.

38440 36980 35520 34060 32600

1460

1460

1460

1460

1460

Направление передачи сегментов

Рис. 5. Порядковый номер и номер квитанции

В качестве квитанции получатель сегмента отсылает ответное сообщение (сегмент), в которое помещает число (подтверждающий номер), на единицу превы­шающее максимальный номер байта в полученном сегменте. Для сегментов, изображенных на рис. 9, квитанцией о получении (подтвержденным номером) служат номера последнего байта каждого сегмента +1. Так для первого отправленного сегмента это будет число 34061, для второго — 35521 и т. д. Подтверждающий номер часто интерпретируют как номер следующего ожидаемого байта данных. Квитанция (подтверждение) в протоколе TCP посылается только в случае правильного приема данных, отрицательные квитанции не посылаются. Таким образом, отсутствие квитанции означает либо потерю сегмента, либо при­ем искаженного сегмента, либо потерю квитанции.

В протоколе TCP в одном и том же сегменте могут быть помещены и данные, которые посылает приложение другой стороне, и квитанция, которой модуль TCP подтверждает, получение данных.

Окно приема

Протокол TCP является дуплексным, то есть в рамках одного соединения регламентируется процедура обмена данными в обе стороны. Каждая сторона одновременно выступает и как отправитель, и как получатель. У каждой стороны есть пара буферов: один — для хранения принятых сегментов, другой — для сегментов, которые только еще предстоит отправить. Кроме того, имеется буфер для хранения копий сегментов, которые были отправлены, но квитанции о получении которых еще не поступили (рис. 6).

И при установлении соединения, и в ходе передачи обе стороны, выступая в роли получателя, посылают друг другу так называемые окна приема. Каждая из сторон, получив окно приема, «понимает», сколько байтов ей разрешается отправить с момента получения последней квитанции. Другими словами, посылая окна приема, обе стороны пытаются регулировать поток байтов в свою сторону, сообщая своему «визави», какое количество байтов (начиная с номера байта, о котором уже была выслана квитанция) они готовы в настоящий момент принять.

(IP1,n1) (IP2,n2)

TCP - соединение

Буфер отправления Буфер приема

Буфер копий

Буфер приема Буфер отправления

Окно

Буфер копий

Рис. 6. Система буферов ТСР-соединения

На рис. 7 показан поток байтов, поступающий с верхнего уровня в выходной буфер протокола TCP. Из потока байтов модуль TCP «нарезает» последовательность сегментов и готовит их для отправки другому сокету. Для определенности на рисунке принято направление перемещения данных справа налево. В этом потоке можно указать несколько логических границ. Первая граница отделяет сегменты, которые уже были отправлены и на которые уже пришли квитанции. По другую сторону этой границы располагается окно размером W байт. Часть байтов, входящих в окно, составляют сегменты, которые также уже отправлены, но квитанции на них пока не получены. Оставшаяся часть окна — это сегменты, которые пока не отправлены, но могут быть отправлены, так как входят в пределы окна. И наконец, последняя граница указывает на начало последовательности сегментов, ни один из которых не может быть отправлен до тех пор, пока не придет очередная квитанция и окно не будет сдвинуто вправо.

Если размер окна равен W, а последняя по времени квитанция содержала значение N, то отправитель может посылать новые сегменты до тех пор, пока в очеред­ной сегмент не попадет байт с номером N + W. Этот сегмент выходит за рамки окна, и передачу в таком случае необходимо приостановить до прихода следующей квитанции.

Направление движения окна

W – размер окна

С егменты отправлены, Сегменты Сегменты Сегменты, которые

квитанции получены, отправлены, могут быть нельзя еще

последняя квитанция квитанций пока отправлены отправить

на байт с номером N нет

Направление движения данных

Рис.7. Особенности реализации алгоритма скользящего окна в протоколе TCP

Накопительный принцип квитирования

Получатель может послать квитанцию, подтверждающую получение сразу нескольких сегментов, если они образуют непрерывный поток байтов. Например (рис. 8, а), если в буфер, плотно без пропусков заполненный потоком байтов до 2354 включительно, поочередно поступили сегменты (2355-3816), (3817-5275) и (5276-8400), где цифры в скобках означают номера первых и последних байтов каждого сегмента, то получателю достаточно отправить только одну квитан­цию на все три сегмента, указав в ней в качестве номера квитанции значение 8401. Таким образом, процесс квитирования является накопительным, или механизмом отложенного подтверждения..

Однако сегменты могут прийти к получателю не в том порядке, в котором были посланы, то есть в приемном буфере может образоваться «прогалина» (рис. 8, б). Пусть, к примеру, после указанных выше трех сегментов вместо следующего по порядку сегмента (8401-10566) пришел сегмент (10567-12430). Очевидно, что послать в качестве номера квитанции значение 12431 нельзя, потому что это бы означало, что получены все байты вплоть до 12430. Поскольку в потоке байтов образовался разрыв, получатель может только еще раз повторить квитанцию 8401, говоря тем самым, что все еще ожидает поступления потока байтов, начиная с 8401. Это называется положительным подтверждением с повторной передачей. Из этого примера видно, что, в отличие от многих других протоколов, протокол TCP подтверждает получение не отдельных блоков данных, а непрерывной последовательности байтов.

Характеристики

Список файлов лекций