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

Флаг URGENT (срочность) при значении 1 предполагает срочную пересылку данных, а соответствующий указатель должен ссылаться на последний октет срочных данных. Типичным использованием срочных данных является пересылка из терминала сигналов на отмену или прерывание.

Срочные данные часто называют информацией вне полосы пропускания (out-of-band). Однако этот термин неточен. Срочные данные пересылаются в обычном потоке TCP, хотя отдельные реализации могут иметь специальные механизмы для указания приложению на поступление срочных данных, а приложение должно проверить содержимое срочных данных, прежде чем поступят все байты сообщения.

Флаг RESET (сброс) имеет значение 1, когда следует аварийно завершить соединение. Этот же флаг устанавливается в ответе при поступлении сегмента, не связанного ни с одним из текущих соединений TCP.

Флаг FIN устанавливается в 1 для сообщений о закрытии соединения.

Контрольная сумма IP предназначена только для заголовка IP, а контрольная сумма TCP вычисляется для всего сегмента, а также для псевдозаголовка, созданного из заголовка IP. Во время вычисления контрольной суммы TCP соответствующее поле имеет значение 0. На рис. 10.15 показан псевдозаголовок, очень напоминающий тот, что используется в контрольной сумме UDP.

Рис. 10.15.Поле псевдозаголовка включается в контрольную сумму TCP

Длина TCP вычисляется сложением длины заголовка TCP с длиной данных. Контрольная сумма TCP является обязательной , не как в UDP. Контрольная сумма поступившего сегмента сначала вычисляется приемником, а затем сравнивается с содержимым поля контрольной суммы заголовка TCP. Если значения не совпадут, сегмент отбрасывается.

Рис. 10.16, протокол работы анализатора Sniffer компании Network General, представляет собой последовательность сегментов TCP. Первые три сегмента устанавливают соединение между клиентом и сервером Telnet . В последнем сегменте переносится 12 байт данных.

Рис. 10.16.Отображение заголовка TCP анализатором Sniffer

Анализатор Sniffer транслирует большинство значений в десятичный вид. Однако значения флагов выводятся как шестнадцатеричные. Флаг со значением 12 представляет собой 010010. Контрольная сумма выводится тоже в шестнадцатеричном виде.

Скоростной отправитель и медленный получатель могут сформировать приемное окно размером в 0 байт. Этот результат называется закрытием окна (close window). Когда появляется свободное место для обновления размера приемного окна, используется ACK. Однако, если такое сообщение будет потеряно, обе стороны должны будут ожидать до бесконечности.

Для избежания такой ситуации отправитель устанавливает сохраняемый таймер (persist timer) при закрытии премного окна. Значением таймера берется тайм-аут повторной пересылки. По завершении работы таймера партнеру отсылается сегмент зондирования окна (window probe; в некоторых реализациях в него включаются и данные). Зондирование заставляет партнера посылать назад ACK, который сообщает о текущем статусе окна.

Если окно все еще остается нулевого размера, удваивается значение сохраняемого таймера. Этот процесс повторяется, пока значение таймера не достигнет максимума в 60 с. TCP продолжит посылать сообщения зондирования каждые 60 с — до открытия окна, до завершения процесса пользователем или до завершения по тайм-ауту приложения.

Работа партнера по соединению может завершиться крахом либо полностью прерваться вследствие неисправности шлюза или связи. Чтобы предотвратить повторную пересылку данных в TCP, существует несколько механизмов.

Достигнув первого порогового значения для повторной пересылки (ретрансляции), TCP указывает IP на необходимость проверки отказавшего маршрутизатора и одновременно информирует приложение о возникшей проблеме. TCP продолжает пересылку данных, пока не будет достигнуто второе граничное значение, и только после этого разрывает соединение.

Разумеется, перед тем как это произойдет, может поступить сообщение ICMP о недостижимости точки назначения по каким-то причинам. В некоторых реализациях даже после этого TCP продолжит попытки доступа к точке назначения до завершения интервала тайм-аута (после чего проблема может быть зафиксирована). Далее приложению сообщается о недостижимости точки назначения.

Приложение может установить собственный тайм-аут на доставку данных и проводить собственные операции при завершении этого интервала. Обычно производится разрыв соединения.

Когда незавершенное соединение долгое время имеет данные для пересылки, оно получает статус неактивного. Во время периода неактивности может произойти крах сети или обрыв физических линий связи. Как только сеть снова станет работоспособной, партнеры продолжат обмен данными, не прерывая сеанса связи. Данная стратегия соответствовала требованиям Министерства обороны.

Однако любое соединение — активное или неактивное — занимает много памяти компьютера. Некоторым администраторам нужно возвратить в системы неиспользованные ресурсы. Поэтому многие реализации TCP способны посылать сообщение о поддержании соединения (keep-alive), тестирующее неактивные соединения. Такие сообщения периодически отправляются партнеру для проверки его существования в сети. В ответ должны поступать сообщения ACK. Использование сообщений о поддержании соединения не является обязательным. Если в системе имеется такая возможность, приложение может отменить ее собственными средствами. Предполагаемый период по умолчанию для тайм-аута поддержания соединения составляет целых два часа!

Вспомним, что приложение может установить собственный таймер, по которому на своем уровне и будет принимать решение о завершении соединения.

Насколько эффективна работа TCP? На производительность ресурсов влияют многие факторы, из которых основными являются память и полоса пропускания (см. рис. 10.17).

Рис. 10.17.Факторы производительности TCP

Полоса пропускания и задержки в используемой физической сети существенно ограничивают пропускную способность. Плохое качество пересылки данных приводит к большому объему отброшенных датаграмм, что вызывает повторную пересылку и, как следствие, снижает эффективность полосы пропускания.