TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)
Шрифт:
Если посмотреть на операции в интерактивном сеансе, можно обнаружить много сегментов с небольшим количеством данных, и, более того, выталкивание можно встретить практически в каждом сегменте данных. Однако выталкивание не должно применяться во время пересылки файлов (за исключением самого последнего сегмента), и TCP сможет наиболее эффективно паковать данные в сегменты.
10.2.4 Срочные данные
Модель пересылки данных приложением предполагает применение упорядоченного потока байтов, следующего к точке назначения. Снова обратившись к примеру интерактивного сеанса, предположим, что пользователь нажал клавишу attention (внимание) или break (прерывание).
Механизм срочных данных (urgent data) маркирует специальную информацию в сегменте как срочную. Этим TCP сообщает своему партнеру, что сегмент содержит срочные данные, и может указать, где они находятся. Партнер должен переслать эту информацию в приложение назначения как можно скорее.
10.2.5 Порты приложения
Клиент должен идентифицировать службу, к которой он хочет получить доступ. Это выполняется через спецификацию IP-адреса службы хоста и его номера порта TCP. Как и для UDP, номера портов TCP находятся в диапазоне от 0 до 65 535. Порты в диапазоне от 0 до 1023 называются общеизвестными (well-known) и используются для доступа к стандартным службам.
Несколько примеров общеизвестных портов и соответствующих им приложений показано в таблице 10.1. Службы Discard (порт 9) и chargen (порт 19) являются TCP-версиями уже известных нам по UDP служб. Нужно помнить, что трафик на порт 9 протокола TCP полностью изолирован от трафика на порт 9 протокола UDP.
Таблица 10.1 Общеизвестные порты TCP и соответствующие им приложения
| Порт | Приложение | Описание |
|---|---|---|
| 9 | Discard | Отмена всех входящих данных |
| 19 | Chargen | Генератор символов. Обмен потоком символов |
| 20 | FTP-Data | Порт пересылки данных FTP |
| 21 | FTP | Порт для диалога FTP |
| 23 | TELNET | Порт для удаленной регистрации по Telnet |
| 25 | SMTP | Порт протокола SMTP |
| 110 | POP3 | Служба выборки почтовых сообщений для персональных компьютеров |
| 119 | NNTP | Доступ к сетевым новостям |
Что можно сказать о портах, используемых клиентами? В редких случаях клиент работает не через общеизвестный порт. Но в таких ситуациях, желая открыть соединение, он часто запрашивает у операционной системы присвоения ему неиспользуемого и незарезервированного порта. В конце соединения клиент обязан возвратить этот порт обратно, после чего порт может быть использован повторно другим клиентом. Поскольку в пуле нерезервированных номеров существует более 63 000 портов TCP, ограничения на порты для клиентов можно не учитывать.
10.2.6 Адреса socket
Как мы уже знаем, комбинация IP-адреса и порта для коммуникации называется адресом socket. Соединение TCP полностью идентифицируется адресом socket на каждом конце данного соединения. На рис. 10.4 показано соединение между клиентом с адресом socket (128.36.1.24, порт = 3358) и сервером с адресом socket (130.42.88.22, порт = 21).
Рис. 10.4.
Заголовок каждой датаграммы содержит IP-адреса источника и назначения. В дальнейшем будет видно, что номера портов источника и назначения указываются в заголовке сегмента TCP.
Обычно сервер способен одновременно управлять несколькими клиентами. Уникальные адреса socket сервера присваиваются одновременно всем его клиентам (см. рис. 10.5).
Рис. 10.5. Несколько клиентов соединены с адресами socket сервера
Поскольку датаграмма содержит сегмент соединения TCP, идентифицирующийся IP-адресами и портами, серверу очень просто отслеживать несколько соединений с клиентами.
10.3 Механизм обеспечения надежности TCP
В этом разделе мы рассмотрим механизм TCP, используемый для надежной доставки данных при сохранении порядка пересылки и исключения потерь либо дублирования.
10.3.1 Нумерация и подтверждение
Для обеспечения надежной пересылки данных в TCP используются нумерация (numbering) и подтверждение (acknowledgment — ACK). Схема нумерации TCP несколько необычна: каждый пересылаемый по соединению октет рассматривается как имеющий порядковый номер. Заголовок сегмента TCP содержит порядковый номер первого октета данных этого сегмента.
От приемника требуется подтверждение получения данных. Если ACK не приходит за интервал тайм-аута, данные передаются повторно. Этот способ называется позитивным подтверждением с ретрансляцией (positive acknowledgment with retransmission).
Получатель данных TCP проводит строгий контроль входящих порядковых номеров, чтобы проверить последовательность получения данных и отсутствие потерянных частей. Поскольку ACK случайным образом может быть потерян или задержан, к получателю могут поступить дублированные сегменты. Порядковые номера позволяют определить дублирование данных, которые далее отбрасываются.
На рис. 10.6 показан упрощенный взгляд на тайм-аут и повторную пересылку в TCP.
Рис. 10.6. Тайм-аут и повторная пересылка в TCP
10.3.2 Поля портов, последовательности и ACK в заголовке TCP
Как показано на рис. 10.7, первые несколько полей заголовка TCP предоставляют место для значений портов источника и назначения, порядкового номера первого байта вложенных данных и ACK, равного порядковому номеру следующего байта, ожидаемого на другом конце. Другими словами, если TCP от своего партнера получит все байты до 30-го, в этом поле будет значение 31, указывающее сегмент, который следует переслать далее.
Рис. 10.7. Начальные значения в полях заголовка TCP
Нельзя не отметить одну маленькую деталь. Предположим, что TCP переслал байты от 1 до 50 и более уже нет данных для отправки. Если от партнера поступают данные, TCP обязан подтвердить их получение, для чего пошлет заголовок без подключенных к нему данных. Естественно, в этом заголовке присутствует значение ACK. В поле последовательности — значение 51, т.е. номер следующего байта, который намеревается послать TCP. Когда TCP пошлёт следующие данные, новый заголовок TCP также будет иметь в поле последовательности значение 51.