А. Григорьев - О чём не пишут в книгах по Delphi

Максимальный размер одной дейтаграммы IP равен 65 535 байтам. Из них не менее 20 байтов занимает заголовок IP. Заголовок UDP имеет размер 8 байтов. Таким образом, максимальный размер одной дейтаграммы UDP составляет 65 507 байтов.

Типичная область применения UDP — программы, для которых потеря пакетов некритична. Например, некоторые сетевые 3D-игры в локальной сети используют UDP, т.к. очень часто посылают пакеты, информирующие о действиях игрока, и потеря одного пакета не приведет к существенным проблемам: следующий пакет доставит необходимые данные. Достоинства UDP — простота установления связи, возможность обмена данными с несколькими адресами через один сокет и отсутствие необходимости возобновлять соединение после разрыва связи. В некоторых задачах также очень удобно то, что дейтаграммы не смешиваются, и получатель всегда знает, какие данные были отправлены одной дейтаграммой, а какие — разными.

Еще одно преимущество UDP — возможность отправки широковещательных дейтаграмм. Для этого нужно указать широковещательный IP-адрес (обычно 255.255.255.255, но в некоторых случаях допустимы адреса типа 192.168.100.225 для вещания в пределах сети 192.168.100.XX и т.п.), и такую дейтаграмму получат все сокеты в локальной сети, привязанные к заданному порту. Эту возможность нередко используют программы, которые заранее не знают, с какими компьютерами они должны связываться. Они посылают широковещательное сообщение и связываются со всеми узлами, которые распознали это сообщение и прислали на него соответствующий ответ. По умолчанию для широковещательных пакетов число маршрутизаторов, через которые они могут пройти (TTL), устанавливается равным нулю, поэтому такие пакеты не выходят за пределы подсети.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) является надежным потоковым протоколом с соединением, т.е. полной противоположностью UDP. Единственное, что у этих протоколов общее, — это способ адресации: в TCР каждому сокету также назначается уникальный номер порта. Уникальность номера порта требуется только в пределах протокола: два сокета могут иметь одинаковые номера портов, если один из них работает через TCP, а другой через UDP.

В TCP предусмотрены так называемые хорошо известные (well-known) порты, которые зарезервированы дл я нужд системы и не должны использоваться программами. Стандарт TCP определяет диапазон хорошо известных портов от 0 до 255, в Windows и в некоторых других системах этот диапазон расширен до 0–1023. Часть портов UDP тоже выделена для системных нужд, но зарезервированного диапазона в UDP нет. Кроме того, некоторые системные утилиты используют порты за пределами диапазона 0–1023. Полный список системных портов для TCP и UDP содержится в MSDN, в разделе Resource Kits/Windows 2000 Server Resource Kit/TCP/IP Core Networking Appendixes/TCP and UDP Port Assignment.

Для отправки пакета с помощью TCP отправителю необходимо сначала установить соединение с получателем. После выполнения этого действия соединенные таким образом сокеты могут использоваться только для отправки сообщений друг другу. Если соединение разрывается (самой программой из-за проблем в сети), эти сокеты уже непригодны для установления нового соединения: они должны быть уничтожены, а вместо них созданы новые сокеты.

Механизм соединения, принятый в TCP, подразумевает разделение ролей соединяемых сторон: одна из них пассивно ждет, когда кто-то установит с ней соединение, и называется сервером , другая самостоятельно устанавливает соединение и называется клиентом. Действия клиента по установке связи заключаются в следующем: создать сокет, привязать его к адресу и порту вызвать функцию для установки соединения, передав ей адрес сервера. Если все эти операции выполнены успешно, то связь установлена, и можно начинать обмен данными. Действия сервера выглядят следующим образом: создать сокет, привязать его к адресу и порту, перевести в режим ожидания соединения и дождаться соединения. При соединении система создаст на стороне сервера специальный сокет, который будет связан с соединившимся клиентом, и обмениваться данными с подключившимся клиентом сервер будет через этот новый сокет. Старый сокет останется в режиме ожидания соединения. и другой клиент сможет к нему подключиться. Для каждого нового подключения будет создаваться новый сокет, обслуживающий только данное соединение, а исходный сокет будет по-прежнему ожидать соединения. Это позволяет нескольким клиентам одновременно соединяться с одним сервером, а серверу — не путаться в своих клиентах. Точное число клиентов, которые могут одновременно работать с сервером, в документации не приводится, но оно достаточно велико.

Установление такого соединения позволяет осуществлять дополнительный контроль прохождения пакетов. В рамках протокола TCP выполняется проверка доставки пакета, соблюдения очередности и отсутствия дублей. Механизмы обеспечения надежности достаточно сложны, и мы их здесь рассматривать не будем. Программисту для начала достаточно знать, что данные, переданные с помощью TCP, не теряются, не дублируются и доставляются в том порядке, в каком были отправлены. В противном случае отправитель получает сообщение об ошибке. Соединенные сокеты время от времени обмениваются между собой специальными пакетами, чтобы убедиться в наличии соединения.

Если из-за неполадок в сети произошел разрыв связи, при попытке отправить данные или прочитать их клиент получит отказ, а соединение будет разорвано. После этого клиент должен уничтожить сокет, создать новый и повторить подключение. Сервер также получает ошибку на сокете, обслуживающем данное соединение, но существенно позже (эта задержка может достигать часа). При обнаружении ошибки сервер просто уничтожает сокет и ждет нового подключения от клиента. Возможна ситуация, когда клиент уже подключился заново и для него создан новый сокет, а старый сокет еще не закрыт. Это не является существенной проблемой — на старом сокете рано или поздно будет получена ошибка, и он будет закрыт. Тем не менее сервер может учитывать такую ситуацию и уничтожать старый сокет, не дожидаясь, пока на нем будет получена ошибка, если новое соединение с тем же клиентом уже установлено. На исходный сокет, находящийся в режиме ожидания подключения, физические разрывы связи никак не влияют, после восстановления связи никаких действий с ним проводить не нужно. Если на клиентской стороне не удалось для новою сокета установить соединение с сервером с первого раза (из-за отсутствия связи или неработоспособности сервера), этот сокет не обязательно уничтожать: он может использоваться при последующих попытках установления связи неограниченное число раз, пока связь не будет установлена.