Лекція 6. Протоколи транспортного рівня: tcp, udp, стек протоколів tcp/ip. Управління tcp з’єднанням.

TCP називають надійни, орієнтований на з'єднання транспортний протокол мережного рівня з властивостями, орієнтованими на управління з'єднанням та забезпечення надійності для обслуговування. TCP не схожий на UDP – це протокол, орієнтований на потік. В UDP процес (прикладна програма) посилає велику порцію байтів UDP для доставки, UDP додає свій власний адрес до цієї порції даних, яка тепер називається дейтаграмою, і доставляє її IP для передачі. Процес може доставляти кілька порцій даних до UDP, але UDP обробляє кожну порцію незалежно, "не дивлячись" на зв'язок між ними.

TCP дозволяє створити процес, що передає інформацію, доставляти дані як потік байт, створити процес прийому і отримувати дані як потік байтів. TCP створює середовище, де здається, що два процеси з'єднані уявної "трубою", яка переносить їх дані по мережі Інтернет. Уявна середу зображена на Рис. 5.1 передавальний процес виробляє потік байтів, а прийомний процес "поглинає" його.

Рис. 5.1. Передача через TCP потоку байтів

У зв'язку з тим що процеси передачі і прийому можуть виробляти і споживати дані на різних швидкостях, TCP потребує буферної пам'яті для накопичення. Є два буфера, передачі і прийому, для кожного напрямку. (Зауважимо, що ці буфери також застосовуються в TCP-механізмі управління потоком і контролем над помилками.) Один із шляхів реалізації буфера – використовувати буферні регістри зі зворотним зв'язком однобайтові сегментами, як це показано на Рис. 5.1. Для простоти ми вказали два буфери з невеликим обсягом байт. Зазвичай буфери містять сотні або тисячі байт пам'яті, в залежності від реалізації.

Рис. 5.2 показує рух даних в одному напрямку. На передавальній стороні буфер має три типи ділянок. Біла секція – порожній ділянку, яка може заповнюватися за допомогою процесу передачі (виробник). Сіра область містить байти, які передані, але на них ще не отримано підтвердження. TCP зберігає ці байти в буфері, поки не прийме підтвердження. Зафарбована темно-сірим кольором ділянка містить байти для передачі TCP. Однак, як ми побачимо пізніше в цій лекції, TCP може послати тільки частину цієї зафарбованої секції; це може відбутися через уповільнення процесу прийому або через перевантаження мережі. Також зауважимо, що після того як байти сірого ділянки підтверджені, ділянка відновлюється і стає доступною для використання процесом передачі.

Рис. 5.2.  Передающий и принимающий буферы

Ось чому ми показуємо буфер зі зворотним зв'язком. Обробка буфера на стороні приймача проста. Буфер зі зворотним зв'язком поділяється на дві області (показання білим і темно-сірі кольором). Біла область складається з порожньої ділянки, заповнюваного байтами, отриманими по мережі. Секції темного кольору містять байти, призначені для процесу на стороні прийому. Коли байти прийняті процесом на стороні прийому, ділянка відновлюється для повторного використання і додається до загального безлічі порожніх ділянок.