Транспортный протокол Интернета TCP. Модель службы TCP

Протокол TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) был специально разработан для обеспечения надежного сквозного байтового потока по ненадежной интерсети. Объединенная сеть отличается от отдельной сети тем, что ее различные участки могут обладать сильно различающейся топологией, пропускной способностью, значениями времени задержки, размерами пакетов и другими параметрами. При разработке TCP основное внимание уделялось способности протокола адаптироваться к свойствам объединенной сети и отказоустойчивости при возникновении различных проблем.

Каждая машина, поддерживающая протокол TCP, обладает транспортной под- системой TCP, являющейся либо библиотечной процедурой, либо пользовательским процессом, либо (чаще всего) частью ядра системы. В любом случае, транспортная подсистема управляет TCP-потоками и интерфейсом с IP-уровнем. TCP-подсистема принимает от локальных процессов пользовательские потоки данных, разбива- ет их на куски, не превосходящие 64 Кбайт (на практике это число обычно равно 1460 байтам данных, что позволяет поместить их в один кадр Ethernet с заголовками IP и TCP), и посылает их в виде отдельных IP-дейтаграмм. Когда IP-дейтаграммы с TCP-данными прибывают на машину, они передаются TCP-подсистеме, которая восстанавливает исходный байтовый поток. Для простоты мы иногда будем употреблять «TCP» для обозначения транспортной подсистемы TCP (части программного обеспечения) или протокола TCP (набора правил). Из контекста будет понятно, что имеется в виду. Например, в выражении «Пользователь передает данные TCP» под- разумевается, естественно, транспортная подсистема TCP.

Уровень IP не гарантирует правильной доставки дейтаграмм и не накладывает ограничений на скорость их отправки. Именно TCP приходится выбирать правиль- ную скорость отправки (следуя целям эффективного использования пропускной способности и предотвращения перегрузок), следить за истекшими интервалами ожидания и в случае необходимости заниматься повторной передачей дейтаграмм, не дошедших до места назначения. Бывает, что дейтаграммы прибывают в неправиль- ном порядке. Восстанавливать сообщения из таких дейтаграмм обязан также TCP. Таким образом, протокол TCP призван обеспечить хорошую производительность и надежность, о которой мечтают многие приложения и которая не предоставляется протоколом IP.

Модель сервиса TCP. В основе сервиса TCP лежат так называемые сокеты. У каждого сокета есть номер (адрес), состоящий из IP-адреса хоста и 16-битного номера, локального по отношению к хосту, называемого портом. Портом в TCP называют TSAP-адрес. Для обращения к сервису TCP между сокетом одной машины и сокетом другой машины должно быть явно установлено соединение. Один сокет может использоваться одновременно для нескольких соединений. Соединения различаются по идентификаторам сокетов на обоих концах. Номера виртуальных каналов или другие идентификаторы не используются. Номера портов со значениями ниже 1024 зарезервированы стандартными сервисами и доступны только привилегированным пользователям. Они называются известными портами. Например, любой процесс, желающий удаленно загрузить почту с хоста, может связаться с портом 143 хоста-адресата и обратиться, таким образом, к его IMAP-демону.