Протокол ТСР

TCP/IP - пятиуровневые протоколы, но основными среди них, давшими название всей совокупности, являются протоколы сетевого (IP - Internet Protocol) и транспортного (TCP - Transport Control Protocol) уровней. Протоколы физического и канального уровней не регламентированы и берутся из технологий ЛВС, Т1/Е1, АТМ и т.п.

TCP - дуплексный транспортный протокол с установлением соединения. Его функции: упаковка и распаковка пакетов на концах транспортного соединения; установление виртуального канала путем обмена запросом и согласием на соединение; управление потоком - получатель при подтверждении правильности передачи сообщает размер окна, т.е. диапазон номеров пакетов, которые получатель готов принять; помещение срочных данных между специальными указателями, т.е. возможность управлять скоростью передачи.

В TCP имеется программа-демон, которая постоянно готова к работе и при приходе запроса генерирует свою копию для обслуживания создаваемого соединения, а сама программа-родитель ждет новых вызовов.

Схема установления соединения в одноранговых сетях такова: инициатор соединения обращается к своей ОС, которая в ответ выдает номер протокольного порта и посылает сегмент получателю. Тот должен подтвердить получение запроса и послать свой сегмент-запрос на создание обратного соединения (так как соединение дуплексное). Инициатор должен подтвердить создание обратного соединения. Получается трехшаговая процедура (handshake) установления соединения. После установления соединения начинается обмен. При этом номера протокольных портов включаются в заголовок пакета. Каждое соединение (socket) получает свой идентификатор ISN. Разъединение происходит в обратном порядке.

Схема установления соединения в сетях "клиент-сервер" аналогична (за исключением handshake) и включает посылку клиентом запроса на соединение (команда ACTIVE_OPEN) с указанием адреса сервера, тайм-аута (времени жизни), уровня секретности. Можно сразу же поместить в запрос данные (тогда команда ACTIVE_OPEN_WITH_DATA). Если сервер готов к связи, он отвечает командой согласия (OPEN_RECEIVED), в которой назначает номер соединения. Далее командой SEND посылаются данные, а командой DELIVER подтверждается их получение. Подтверждение приема может быть на каждый правильно принятый сегмент или на группу сегментов. Разъединение выполняется обменом командами CLOSE и CLOSING.

Структура ТСР-пакета (в скобках указано число битов):

порт отправителя (16); порт получателя (16); код позиции в сообщении, т.е. порядковый номер первого байта в поле данных сегмента (32); подтверждение в виде номера первого байта (32) из числа еще не подтвержденных байтов; управление (16);размер окна (16), т.е. число байт, которое можно послать до получения подтверждения (размер окна указывает получатель в сегментах подтверждения приема);контрольная сумма (16); дополнительные признаки, например срочность передачи (16); опции (24); заполнитель (8);данные

Нужно отметить, что каждый байт сообщения имеет уникальный порядковый номер.

Если передача ведется только в одном направлении, то поле "код позиции" в заголовке используется станцией-отправителем для указания номера первого байта в данном сегменте, а поле "подтверждение" используется станцией-получателем в виде указания в положительных квитанциях номера N, что означает, что правильно приняты все байты вплоть до номера N-1. При дуплексной передаче каждая станция использует оба этих поля в посылаемых ими сегментах.

Отсюда вытекает одно из ограничений на максимально допустимую в протоколе TCP/IP пропускную способность. Это ограничение составляет (232 байта) / (время жизни дейтаграммы), так как для конкретного соединения в сети не должно одновременно существовать более одного байта с одним и тем же номером.