Андрей Робачевский - Операционная система UNIX

□ Производится вызов функции ip_output(), выполняющей передачу датаграммы хосту-адресату или соседнему шлюзу для дальнейшей передачи.

При выполнении этих функций модуль IP может обнаружить несколько ошибочных ситуаций, например, отсутствие маршрута для датаграммы или невозможность передачи данных из-за переполнения в сети. В этих случаях модуль формирует соответствующее сообщение ICMP и передает его отправителю датаграммы. Эти сообщения ICMP и причины их отправки приведены в табл. 6.9.

Таблица 6.9. Сообщения ICMP

При вызове функции ip_output()ей передается датаграмма, которую необходимо отправить, указатель на маршрут (структура route, хранящаяся в управляющем блоке), а также флаги (например, указание не использовать маршрутизационные таблицы). Передача маршрута не является обязательной. Если функции не передан указатель на маршрут, будет использован маршрут из таблицы маршрутизации. В противном случае будет произведена проверка переданного маршрута, и при необходимости его значение будет обновлено для последующего использования.

Функция ip_output()может быть вызвана и модулем транспортного протокола (UDP или TCP). Каким образом это происходит, описано в следующем разделе.

Вернемся к рассмотрению ситуации, когда датаграмма адресована нашему хосту, не содержит ошибок (по крайней мере, с точки зрения IP) и должна быть передана транспортному протоколу. Поскольку целью данного раздела является иллюстрация схемы взаимодействия между модулями, рассмотрим более простой протокол UDP.

Итак, IP-модуль направляет датаграмму модулю UDP, вызывая функцию udp_input(), адрес которой был получен из соответствующего коммутатора протокола. Сначала функция udp_input()проверяет правильность контрольной суммы и допустимость установленных полей заголовка. Если указанные проверки закончились неудачно, пакет "молчаливо" уничтожается. Далее определяется получатель пакета. Для этого на основании адресов и номеров портов отправителя и получателя производится поиск соответствующего управляющего блока протокола. [89] Функции udp_input() передается целиком датаграмма, включающая заголовок IP, заголовок UDP и данные протоколов верхнего уровня (приложений). Помимо того что эта информация необходима для определения адресата, по заголовку IP вычисляется контрольная сумма UDP. Такой подход гарантирует максимальную точность доставки данных нужному приложению. В системе могут существовать несколько управляющих блоков с одинаковым номером локального порта, но с различными адресами и/или номерами портов отправителя. В этом случае выбирается блок, для которого найдено лучшее совпадение по всем четырем параметрам. Конечно, лучшим является точное совпадение, но если такового не найдено, будет выбран блок с совпадающим номером локального порта, но неуказанным адресом и/или номером порта отправителя. Таким образом, управляющий блок, у которого не указаны часть или все четыре параметра, является получателем всех пакетов, для которых не найдено лучшего совпадения. [90] Возможность создания таких получателей "по умолчанию" используется в сетевом суперсервере inetd, который прослушивает все запросы и при необходимости запускает требуемый сервис (например FTP или Telnet). Это позволяет избежать запуска серверов без необходимости и тем самым сократить потребление ресурсов.

Если управляющий блок найден, данные и адрес отправителя помещаются в буфер приема сокета, связанного с управляющим блоком. В противном случае генерируется сообщение ICMP PORT UNREACHABLE.

Передача данных от приложения инициируется системным вызовом sendto(2) , который на уровне сокета преобразуется в вызов функции udp_usrreq()с запросом PRU_SEND. Если передача инициирована системным вызовом sendto() , то вместе с данными передается адрес получателя. Если же данные были переданы с помощью системного вызова send(2) , то адрес получателя определяется из управляющего блока, где он был сохранен предшествующим вызовом connect(2) . [91] Протокол UDP не предусматривает предварительного установления связи с получателем данных. Поэтому, в отличие от TCP, вызов connect(2) не приводит к формированию управляющих сообщений и обмену ими между сторонами. В данном случае он служит лишь для сохранения адреса получателя в управляющем блоке.

Фактическая передача осуществляется функцией udp_output(), которая формирует заголовок пакета, устанавливает значения его полей и вычисляет контрольную сумму. После этого производится вызов уже рассмотренной ранее функции ip_output().

Как следует из предшествующего описания TCP, этот транспортный протокол обеспечивает гораздо более высокое качество передачи, чем UDP. Соответственно, его реализация также является гораздо более сложной. В предыдущих разделах уже встречались различные алгоритмы, используемые при реализации протокола. В этом разделе мы остановимся на одном важном механизме TCP — его таймерах.

Поскольку корректное функционирование протокола во многом зависит от порядка обмена управляющими сегментами, каждый канал обслуживается набором таймеров, позволяющих восстановить работу по тайм-ауту в случае потери управляющих пакетов. Эти таймеры хранятся в соответствующем управляющем блоке протокола TCP и, при их установке, обслуживаются [92] Обслуживание таймера заключается в уменьшении установленного значения и уведомлении модуля, когда значение таймера становится равным нулю. каждые 500 миллисекунд функцией tcp_slowtimo().

Для обеспечения передачи данных используются два таймера. Первый из них — таймер повторной передачи (retransmit timer). Этот таймер запускается при передаче сегмента, если он уже не был запущен. Если подтверждение получено, и отсутствуют неподтвержденные данные — таймер останавливается. Если же такие данные существуют, значение таймера присваивается равным начальному, и таймер запускается снова. Если значение таймера становится равным нулю, наиболее старые неподтвержденные данные передаются повторно (как минимум один полный сегмент), а таймер запускается снова, но уже с большим значением. Скорость увеличения значения таймера (timer backoff) определяется по специальной таблице и имеет экспоненциальный характер.