TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)

Фейт Сидни М.

Что произойдет, если поступивший сегмент можно разместить в приемном окне, но он поступил не по порядку? Обычно считается, что все реализации хранят поступившие данные в приемном окне и посылают подтверждение (ACK) только для целого непрерывного блока из нескольких сегментов. Это правильный способ, поскольку иначе при отбрасывании данных, пришедших не по порядку, существенно снизится производительность.

10.7.2 Окно отправки

Система, передающая данные, должна отслеживать две характеристики: сколько данных уже было отправлено и подтверждено, а также текущий размер приемного окна получателя. Активное пространство отправки (send space)

расширяется от первого неподтвержденного октета к левому краю текущего приемного окна. Часть окна, используемая для отправки, указывает, сколько еще дополнительных данных можно послать партнеру.

Начальный порядковый номер и начальный размер приемного окна задаются во время установки соединения. Рис. 10.13 иллюстрирует некоторые особенности механизма пересылки данных.

1. Отправитель начинает работу с окном отправки в 4 Кбайт.

2. Отправитель пересылает 1 Кбайт. Копия этих данных сохраняется до получения подтверждения (ACK), поскольку может потребоваться их повторная передача.

3. Прибывает сообщение ACK для первого Кбайта, и отправляются следующие 2 Кбайт данных. Результат показан в третьей сверху части рис. 10.13. Хранение 2 Кбайт продолжается.

4. Наконец поступает ACK для всех переданных данных (т.е. все они получены приемником). ACK восстанавливает размер окна отправки в 4 Кбайт.

Рис. 10.13. Окно отправки

Следует указать на несколько интересных особенностей:

■ Отправитель не дожидается ACK для каждого из посылаемых сегментов данных. Единственным ограничением на пересылку является размер приемного окна (например, отправитель должен пересылать только 4 К однобайтовых сегментов).

■ Предположим, что отправитель посылает данные в нескольких очень коротких сегментах (например, по 80 байт). В этом случае данные могут быть переформатированы для более эффективной передачи (например, в единый сегмент).

10.8 Заголовок TCP

На рис. 10.14 показан формат сегмента (заголовок TCP и данные). Заголовок начинается с идентификаторов портов источника и назначения. Следующее далее поле порядкового номера (sequence number) указывает позицию в исходящем потоке данных, которую занимает данный сегмент. Поле ACK (подтверждения) содержит сведения о предполагаемом следующем сегменте, который должен появиться во входном потоке данных.

Рис. 10.14. Сегмент TCP

Существуют шесть флагов:

URG	Равен 1 для срочных данных
ACK	Равен 1 для всех сегментов, кроме начального
PSH	Указывает на необходимость своевременной доставки данных
RST	Индикатор ошибки, используется и для завершения сеанса
SYN	Равен 1 во время установки соединения
FIN	Равен 1 при нормальном закрытии

Поле смещения данных (Data Offset) содержит размер заголовка TCP в 32-разрядных словах. Заголовок TCP должен заканчиваться на 32-битной границе.

10.8.1 Вариант максимального размера сегмента

Параметр "максимальный размер сегмента" (maximum segment size — MSS) применяется для объявления о наибольшем куске данных, который может быть принят и обработан системой. Однако название несколько неточно. Обычно в TCP сегмент рассматривается как заголовок плюс данные. Однако максимальный размер сегмента определяется как:

Размер наибольшей датаграммы, которую можно принять, – 40

Другими словами, MSS отражает наибольшую полезную нагрузку в приемнике при длине заголовков TCP и IP по 20 байт. Если имеются дополнительные параметры, их длину следует вычесть из общего размера. Следовательно, количество данных, которые можно переслать в сегменте, определяется как:

Заявленное значение MSS + 40 – (сумма длин заголовков TCP и IP)

Обычно партнеры обмениваются значениями MSS в начальных сообщениях SYN при открытии соединения. Если система не анонсирует величину максимального размера сегмента, используется значение по умолчанию в 536 байт.

Размер максимального сегмента кодируется 2-байтовой вводной частью со следующим далее 2-байтовым значением, т.е. наибольшая величина будет составлять 2¹⁶– 1 (65 535 байт).

MSS накладывает жесткое ограничение на пересылаемые в TCP данные: приемник не сможет обработать большие значения. Однако отправитель использует сегменты меньшего размера, поскольку для соединения определяется еще размер MTU по пути следования.

10.8.2 Использование полей заголовка в запросе на соединение

Первый сегмент, посылаемый для открытия соединения, имеет значение флага SYN, равное 1, и флага ACK — 0. Начальный SYN является единственным сегментом, имеющим поле ACK со значением 0. Отметим, что средства защиты пользуются этим признаком для выявления входных запросов на сеанс TCP.

Поле порядкового номера содержит начальный порядковый номер (initial sequence number), поле окна — начальный размер приемного окна. Единственным определенным на сегодняшний момент параметром TCP является максимальный размер сегмента (когда он не указан, используется значение по умолчанию в 536 байт), который предполагает получать TCP. Это значение занимает 32 бита и обычно присутствует в запросе на соединение в поле вариантов (Option). Длина заголовка TCP, содержащего значение MSS, составляет 24 байта.

10.8.3 Использование полей заголовка в ответе на запрос соединения

В разрешающем ответе на запрос соединения оба флага (SYN и ACK) равны 1. Отвечающая система указывает начальный порядковый номер в соответствующем поле, а размер приемного окна — в поле Window. Максимальный размер сегмента, который желает использовать получатель, обычно находится в ответе на запрос о соединении (в поле вариантов). Это значение может отличаться от значения запрашивающей соединение стороны, т.е. могут применяться две разные величины.