Реферат: Протоколы транспортного уровня

Предположим, например, что модуль TCP клиента, запрашивающего соедине­ние, шлет номер последовательности, равный 1000. В ответ от сервера он получит начальное сообщение с числом 1001, установленным в поле подтверждения. Для модуля-клиента это выглядит, как будто сервер сказал: «Кстати, следующее сообщение, которое я от тебя ожидаю, должно иметь номер 1001».

Соединение установлено!

До передачи любых данных модуль TCP клиента, запросивший соединение, должен подтвердить начальное сообщение-ответ, пришедшее от модуля TCP сервера. То есть, когда модуль TCP клиента получает начальное сообщение-ответ от сервера, он должен посылать «подтверждение подтверждения». (На самом деле клиент подтверждает запрос сервера на синхронизацию обмена.)

Сообщение, посланное TCP-модулем клиента, тоже будет содержать установ­ленный флаг «подтверждение». В поле «номер подтверждения» TCP-модуль клиента размещает начальный номер последовательности, принятый от сервера, увеличенный на единицу. (Теперь TCP-модуль клиента не устанавливает флаг синхронизации, так как обе стороны соединения уже синхронизировались, то есть договорились о начальных номерах своих последовательностей.) Другими словами, между TCP-модулями происходит обмен данными, состоящий из трех стадий:

1.      TCP-модуль клиента пытается установить TCP-соединение, посылая запрос на синхронизацию, содержащий среди прочего начальный номер последова­тельности.

2.      TCP-модуль сервера подтверждает прием запроса на установление соедине­ния и в свою очередь шлет клиенту запрос на синхронизацию с собственным начальным номером последовательности.

3.      TCP-модуль клиента подтверждает прием запроса сервера на синхрони­зацию.

Что такое номер последовательности?

Номер последовательности однозначно идентифицирует байт данных в потоке данных TCP. Как следует из названия, номера последовательности последова­тельны, то есть следуют один за другим. Однако номера последовательности разных соединений TCP необязательно начинаются с одного и того же числа. Номер последовательности, устанавливаемый в каждом сегменте TCP, иденти­фицирует первый байт в сообщении. То есть является смещением относительно начала потока данных. Номер последовательности — то же самое, что счетчик переданных байтов. Он как бы говорит: «Первый байт этого пакета — это номер байта (номер последовательности) в потоке данных».

Предположим, что программа-клиент желает передать 2000 байтов данных посредством TCP. Предположим, что произведена синхронизация и следующий номер последовательности будет равен 1251. Предположим так же, что длина данных в сегменте равна 500 байтам. Произойдут следующие события:

1.      Модуль TCP клиента передает сегмент TCP, содержащий байты с 1 по 500. Номер последовательности, записанный в поле «номер последовательности» сегмента, равен 1251.

2.      Модуль TCP клиента передает сегмент TCP, содержащий байты с 501 по 1000. Номер последовательности равен 1751.

3.      Следующий сегмент, посланный модулем TCP клиента, содержит байты с 1001 по 1500 с номером последовательности, равным 2251.

4.      Наконец, модуль TCP клиента передает данные с 1501 байта по 2000 и устанавливает номер последовательности равным 2751.

TCP-модуль сервера в нашем примере шлет следующие сообщения:

1.      Приняв первый сегмент от клиента, TCP-модуль сервера отвечает пакетом-подтверждением с номером подтверждения 1751. Сервер как бы говорит:

«Эй, я принял твои данные, и следующий сегмент, который я надеюсь получить, должен содержать номер последовательности 1751».

2.      Приняв второй сегмент, TCP-модуль сервера шлет номер подтверждения, установленный в 2251.

3.      Приняв третий сегмент, TCP-модуль сервера шлет номер подтверждения, равный 2751.

4.      Приняв четвертый сегмент, TCP-модуль сервера шлет номер подтверждения, равный 3251. (В данный момент TCP-модуль сервера не знает, что передача данных окончена — TCP-модуль клиента еще не известил об этом.)

Дуплексные сетевые службы

Как уже отмечалось, соединение TCP является дуплексным. Это значит, что данные следуют одновременно в обоих направлениях. Данные, следующие в одном направлении, совершенно не зависят от данных, следующих в противо­положном. Поскольку обмен данными TCP является дуплексным, TCP-модулям необходимо подсчитывать получаемые и передаваемые данные раздельно, и номера последовательности для обоих потоков будут разными.

Если вышесказанное не произвело на вас впечатления, давайте рассмотрим поток данных с точки зрения одной из сторон соединения. Предположим, что мы рассматриваем поток данных со стороны TCP-модуля клиента. С точки зрения TCP-модуля клиента номер последовательности отсчитывает или идентифици­рует данные, посылаемые клиентом в сторону TCP-модуля сервера. Номер подтверждения в сегментах, посланных TCP-модулем клиента, с его точки зрения идентифицирует данные, принятые от TCP-модуля сервера. На рис. 5.7 изображен поток данных и номера последовательности так, как они выглядят со стопоны TCP-модуля клиента.

Рис. .7. Идентификация данных и их поток с точки зрения TCP-модуля клиента 137

Окончание соединения TCP

Соединение TCP заканчивается обменом пакетами, состоящего из двух стадий. Каждая из сторон, как сервер, так и клиент, может предложить другой закончить соединение. Для этого сторона-инициатор обмена высылает пакет с установлен­ным флагом «окончание обмена» (FIN). В силу дуплексной природы протокола TCP оба потока данных независимы, и должны быть завершены по отдельности. Если вам приходилось программировать в UNIX, последнее утверждение преды­дущего абзаца может показаться подозрительным. Когда в UNIX закрывается соединение, дальнейший обмен по нему становится невозможен. Соединение TCP работает по-другому. Даже после закрытия соединения (завершения пере­дачи данных) одной из сторон соединения она в состоянии продолжать прием данных от другой стороны соединения.

Мысль принимать данные после закрытия соединения кажется странной на первый взгляд. На самом деле, установленный в пакете флаг FIN является сигналом, означающим, что одна сторона прекратила передачу данных. Приход сообщения-подтверждения от другой стороны означает, что обе стороны догово­рились прекратить обмен данными в одном направлении. Начиная с этого момента одна из сторон соединения будет молчаливо принимать данные, не делая никаких замечаний по их поводу, а другая молчаливо посылать, не ожидая никаких комментариев. Окончание (закрытие) TCP-соединения — двухступен­чатый процесс. Одна сторона выполняет активное закрытие, а другая — пассивное. Закрытие активно, если вызвано по инициативе данной стороны, и, наоборот, пассивно, если вызвано противоположной стороной соединения. Сто­рона, первой высылающая пакет с установленным флагом «окончание соедине­ния», является активной. Как правило, модуль TCP, принявший пакет с установленным флагом «окончание соединения», инициирует пассивное окон­чание соединения. Это просто значит, что пассивная сторона также посылает сообщение с установленным флагом окончания. Другими словами, сторона, принявшая сообщение об окончании первой, отвечает: «Хорошо, если тебе нечего больше послать, то и мне тоже нечего послать тебе». После того как обе стороны выслали друг другу сообщения об окончании и получили подтверждения о доставке этих сообщений, соединение TCP считается действительно закончен­ным (закрытым).

Что такое закрытие «наполовину»?

Вы уже знаете, что в силу дуплексной природы TCP-соединения, в то время как поток данных в одну из сторон закончен, он может сохраняться в обратном направлении. Такое окончание лишь одного потока называется закрытием «наполовину» (half-close). Лишь очень немногие приложения TCP нуждаются или используют закрытие «наполовину». Однако если в ваши планы входит разработка приложений Интернет, эта возможность может когда-нибудь и пригодиться.

Что такое заголовок TCP?

Из рис. 5.8 видно, что структура TCP-заголовка намного сложнее, нежели у UDP. В следующих абзацах изучается назначение полей, составляющих TCP-заголовок.

Рис. 8. Структура сегмента (сообщения) TCP

Порт источника и порт получателя

16-битные поля источника и получателя однозначно определяют посылающие и Принимающие данные приложения или прикладные протоколы. Номера портов источника и получателя в совокупности с IP-адресами сетевых компьютеров (в IP-заголовке) однозначно идентифицируют любое TCP-соединение. Каждая из сторон TCP-соединения называется сокетом (socket). \

Номер последовательности

32-битное поле номера последовательности обозначает первый байт данных из области данных сегмента TCP. Оно соответствует смещению этого байта отно­сительно начала потока данных. Каждый байт в потоке данных может быть идентифицирован при помощи номера последовательности.

Номер подтверждения

32-битное поле номера подтверждения обозначает байт данных, который прини­мающая сторона рассчитывает получить следующим в потоке данных. Напри­мер, если последний принятый байт имел номер 500, модуль TCP установит номер подтверждения равным 501.

Длина заголовка

Как и в заголовке IP, поле длины заголовка TCP состоит из четырех битов, обозначающих длину заголовка, измеренную в 32-битных словах. Как и заголо­вок IP, заголовок TCP обычно имеет длину в 20 байтов. Область данных начинается сразу после заголовка TCP. Таким образом, модуль TCP определяет место, где начинаются данные и кончается заголовок, просто прибавляя поле «длина заголовка», умноженное на четыре байта (32 бита), к первому байту сегмента данных.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6