tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 163
Текст из файла (страница 163)
Хотя этот протокол кажется простым, в нем имеется несколько деталей, которые следует рассмотреть подробнее. Сегменты могут приходить в неверном порядке. Так, например, возможна ситуация, в которой байты с 3072-го по 4095-й уже прибыли, но подтверждение для них не может быть выслано, так как байты с 2048-го по 3071-й еше не получены.
К тому же сегменты могут задерживаться в сети так долго, что у отправителя истечет время ожидания и он передаст их снова. Переданный повторно сегмент может включать в себя уже другие диапазоны фрагментов, поэтому потребуется очень аккуратное администрирование для определения номеров байтов, которые уже были приняты корректно. Тем не менее, поскольку каждый байт в потоке единственным образом определяется по своему сдвигу, эта задача оказывается реальной. Протокол ТСР должен уметь справляться с этими проблемами и решать их эффективно. На оптимизацию производительности ТСР-потоков было потрачено много сил, В следующем разделе мы обсудим несколько алгоритмов, используемых в различных реализациях протокола ТСР. Заголовок ТСР-сегмента На рис. 6.23 показана структура заголовка ТСР-сегмента. Каждый сегмент начинается с 20-байтного заголовка фиксированного формата.
За ним могут следовать дополнительные поля. После дополнительных полей может располагаться до 65 535 — 20 — 20 = 65 495 байт данных, где первые 20 байт — это 1Р-заголовок, а вторые — ТСР-заголовок. Сегменты могут и не содержать данных. Такие сегменты часто применяются для передачи подтверждений и управляющих сообщений. Рассмотрим ТСР-заголовок поле за полем. Поля Порт получателя и Порт отправителя являются идентификаторами локальных конечных точек соединения. Популярные номера портов перечислены на чпиеОапа.огц, однако, что касается всех остальных портов, то каждый хост может сам решать, как нх распределять, Номер порта вместе с 1Р-адресом хоста образуют уникальный 48-битный идентификатор конечной точки.
Пара таких идентификаторов, относящихся к источнику и приемнику, однозначно определяет соединение. Поля Порядковый камер и Номер подтверждения выполняют свою обычную функцию. Обратите внимание: поле Номер подтверждения относится к следующему ожидаемому байту, а не к последнему полученному.
Оба они 32-разрядные, так как в ТСР-потоке нумеруется каждый байт данных. Поле Длина ТСР-заголовка содержит размер ТСР-заголовка, выраженный в 32-разрядных словах. Эта информация необходима, так как поле Факультативные поля, а вместе с ним и весь заголовок, может быть переменной длины. По сути, это поле указывает смещение от начала сегмента до поля данных, измеренное в 32-битных словах. Это то же самое, что длина заголовка. 612 Глава б. Транспортный уровень 32 бита Данные (необязательное поле) Рис. 6.23. Заголовок ТОР Следом идет неиспользуемое 6-битное поле.
Тот факт, что это поле выжило в течение четверти века, является свидетельством того, насколько хорошо продуман дизайн ТСР. Затем следуют шесть 1-битовых флагов. Бит И~С устанавливается в 1 в случае использования поля Указаглель па срочные данные, содержащего смешение в байтах от текущего порядкового номера байта до места расположения срочных данных. Таким образом в протоколе ТСР реализуются прерывающие сообщения.
Как уже упоминалось, протокол ТСР лишь обеспечивает доставку сигнала пользователя до получателя, не интересуясь причиной прерывания. Если бит АСК установлен в 1, значит, поле Номер подтверждения содержит осмысленные данные. В противном случае данный сегмент не содержит подтверждения, и поле Номер подтверждения просто игнорируется. Бит РоН является, по сути, РПКСН-флагом, с помощью которого отправитель просит получателя доставить данные приложению сразу по получении пакета, а не хранить их в буфере, пока тот не наполнится. (Получатель может заниматься буферизацией для достижения большей эффективности.) Бит КУТ используется лля сброса состояния соединения, которос из-за сбоя хоста или по лругой причине попало в тупиковую ситуацию, Кроме того, он используется для отказа от неверного сегмента или от попытки создать соединение.
Если вы получили сегмент с установленным битом к5Т, зто означает наличие какой-то проблемы. Бит БУМ применяется для установки соелинсния. У запроса соединения бит 5УМ= 1, а бит АСК= О, что означает, что поле подтверждения не используется. В ответе на этот запрос содержится подтверждение, поэтому значения этих би- Транспортные протоколы Интернета: ТСР 613 тов в нем равны: 5гФ=1, АСК=1.
Таким образом, бит ЯЖ используется для обозначения сегментов СОЙЙЕСТ10М ЙЕООЕЬТ и СОИМЕСТ10й АССЕРТЕО, а бит АСК вЂ” чтобы отличать их друг от друга. Бит ЯЖ используется для разрыва соединения. Он указывает на то, что у отправителя больше нет данных для передачи. Однако, даже закрыв соединение, процесс может продолжать получать данные в течение неопределенного времени. У сегментов с битами РТАг и 5)Аг есть порялковые номера, что гарантирует правильный порядок их выполнения, Управление потоком в протоколе ТСР осушествляется при помощи скользящего окна переменного размера.
Поле Размер окна сообшает, сколько байт может быть послано после байта, получившего полтвержленис. Значение поля Размер окна может быть равно нулю, что означает, что все байты вплоть до Номер подтверждения-1 получены, но у получателя в данный момент какие-то проблемы, и остальные байты он пока принять не может. Разрешение на дальнейшую передачу может быть получено путем отправки сегмента с таким же значением поля Номер подтверждения и ненулевым значением поля Размер окна.
В главе 3 мы обсуждали протоколы, в которых подтверждения приема кадров были связаны с разрешениями на продолжение передачи. Эта связь была следствием жестко закрепленного размера скользящего окна в этих протоколах. В ТСР подтверждения отделены от разрешений на перелачу данных. В сущности, приемник может сказать: «Я получил байты вплоть до я-го, но я сейчас не хочу продолжать прием данпыхь.
Такое разделение (выражающееся в скользящем окне переменного размера) придает протоколу дополнительную гибкость. Далее мы обсудим этот аспект более детально. Поле Контрольная сумма служит для повышения надежности. Оно содержит контрольную сумму заголовка, данных и псевдозаголовка, показанного на рис. 6.24. При выполнении вычислений поле Контрольная сумма устанавливается равным нулю, а поле данных дополняется нулевым байтом, если его длина представляет собой нечетное число. Алгоритм вычисления контрольной суммы просто складывает все 16-разрядные слова в дополнительном коде, а затем вычисляет дополнение для всей суммы. В результате, когда получатель считает контрольную сумму всего сегмента, включая поле Контрольная сумма, результат должен быть равен О. 32 бита Рис.
6.24. Псевдозеголовок, включаемый в контрольную сумму ТОР 614 Глава б. Транспортный уровень Псевдозаголовок содержит 32-разрядные! Р-адреса отправителя и получателя, номер протокола для ТСР (6) и счетчик байтов для ТСР-сегмента (зключая заголовок). Включение псевдозаголовка в контрольную сумму ТСР помогает обнаружить неверно достзвленные пакеты, хотя это нарушает иерархию протоколов, так как 1Р-адреса в нем принадлежат 1Р-уровню, а не ТСР-уровню.
В 1П)Р для контрольной суммы используется такой же псевдозаголовок. Поле Факультативные поля предоставляет дополнительные возможности, не покрываемые стандартным заголовком. С помощью одного из таких полей каждый хост может указать максимальный размер поля полезной нагрузки, который он может принять. Чем больше размер используемых сегментов, тем выше эффективность, так как при этом снижается удельный вес накладных расходов ввиде 20-байтных заголовков, однако не все хосты способны принимать очень большие сегменты, Хосты могут сообщить друг другу максимальный размер поля полезной нагрузки во время установки соединения.
По умолчанию этот размер равен 536 байтам, Все хосты обязаны принимать ТСР-сегменты размером 536+ 20 = 556 байт. Для каждого из направлений может быть установлен свой максимальный размер поля полезной нагрузки. Для линий с большой скоростью передачи и/или большой задержкой окно размером в 64 Кбайт оказывается слишком маленьким. Так, для линии ТЗ (44,736 Мбит/с) полное окно может быть передано в линию всего за 12 мс. Если значение времени распространения сигнала в оба конца составляет 50 мс (что типично для трансконтинентального оптического кабеля), 3/4 времени отправитель будет заниматься ожиданием подтверждения. При связи через спутник ситуация будет еще хуже.
Больший размер окна мог бы улучшить эффективность, но 16-битовое поле Размер окна не позволяет этого сделать. В ЕРС 1323 был предложен новый параметр Масштаб окна, о значении которого два хоста могли договориться при установке соединения. Это число позволяет сдвигать поле Размер окна до 14 разрядов влево, обеспечивая расширение размера окна до 2" байт (1 Гбайт). В настоящее время большинство реализаций протокола ТСР поддерживают эту возможность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
