OPEN (свой порт, чужой порт, активный/пассивный [,контрольное время] [,приоритет] [,безопасность] [,опции]) -> местное имя для соединения
Мы полагаем, что местная программа TCP несет ответственность за идентификацию обслуживаемых процессов и будет проверять принадлежность процессов, желающих обратиться к данному соединению. В зависимости от реализации протокола TCP, либо программа TCP, либо протокол более нижнего уровня (например, IP) будут создавать адрес отправителя, а точнее, идентификаторы для локальной сети и интерфейса TCP. Такая предусмотрительность является результатом учета безопасности, а именно того, чтобы ни одна из программ TCP не смогла замаскироваться под какую-либо другую, и т.д. Аналогичным образом ни один процесс не должен замаскироваться под другой без того, чтобы не иметь конфликт с протоколом TCP.
Если флаг активный/пассивный установлен в состояние "пассивный", то это означает, что дан запрос на "прослушивание" (LISTEN) сигнала установления соединения извне. Пассивное открытие может дать либо полное описание чужого сокета, с которым должно быть установлено данное соединение, либо не давать никаких указаний по поводу чужого сокета, который должен дать сигнал. Пассивное открытие соединения с четко определенным чужим сокетом может стать в любой момент активным открытым соединением, если будет дана команда на посылку данных (SEND). Создается блок управления передачей (TCB) и частично заполняется информацией, полученной от параметров команды OPEN.
В случае команды на активное открытие (OPEN) протокол TCP немедленно запустит процедуру синхронизации (точнее, установления) соединения.
Контрольное время, если оно присутствует среди параметров функции, позволяет клиенту установить контрольное время ликвидации для всех данных, посылаемых от имени протокола TCP. Если в течение этого контрольного времени какие-либо данные не достигли своего адресата, программа TCP ликвидирует соединение. В настоящее время общепринятым контрольным временем являются пять минут.
Программа протокола TCP или какая- либо компонента операционной системы будет проверять права клиента на открытие соединения, имеющего заказанные клиентом приоритет и безопасность. Если приоритет или безопасность/закрытость не указаны, должен использоваться вызов CALL, использующий значения этих параметров, принятые по умолчанию.
Программа протокола TCP будет воспринимать приходящие запросы только если они имеют тот же самый уровень безопасности/закрытости. Приоритет запросов должен быть равен или превышать приоритет, указанный в команда открытия (OPEN).
Если приоритет для соединения оказывается больше, чем значение, указанное в запросе CALL, то берется приоритет из пришедшего запроса и становится постоянной характеристикой соединения. Разработчики могут перепоручить клиентам ведение переговоров по поводу установления приоритета соединения. Например, клиент может указывать приоритет, который должен быть присвоен соединению. В другом примере, любая попытка повысить приоритет соединения должна получить санкцию клиента.
По завершении операции протокол TCP возвращает клиенту местное название для открытого соединения. Впоследствии имя соединения может использоваться в качестве короткого обозначения для соединения, идентифицируемого парой <местный сокет, чужой сокет >.
Команда получения
Формат
RECEIVE (местное имя соединения, адрес буфера, счетчик байт) -> счетчик байт, флаг срочности, флаг проталкивания
Данная команда размещает получаемую информацию в буфере, связанном с конкретным соединением. Если команде не предшествует команда OPEN или если процесс, осуществляющий вызов, не уполномочен на использование данного соединения, то возвращается ошибка.
В простейшей реализации протокола управление не должно передаваться осуществившей вызов программе до тех пор, пока либо не будет заполнен буфер, либо не произойдет какая-либо ошибка. Однако данная схема в значительной мере подвержена блокировкам.
Более сложная реализация могла бы позволить за раз выдвигать несколько команд RECEIVE. Эти запросы будут выполняться по мере поступления сегментов с данными. Такая стратегия позволяет увеличить пропускную способность за счет применения более развитой схемы (возможно, асинхронной), а также оповещения программы о том, что получен сигнал проталкивания PUSH или заполнен буфер.
Если получено достаточное количество данных, чтобы заполнить буфер до того, как получен сигнал проталкивания PUSH, то в ответ на RECEIVE не будет установлен флаг PUSH. Буфер будет со держать столько данных, насколько позволяет его емкость. Если сигнал PUSH обнаружен до того, как буфер заполнился, то буфер будет возвращен заполненным частично и с сигналом PUSH.
Если обнаружены срочные данные, то сразу же по их прибытии клиент будет оповещен сигналом от программы протокола TCP. Клиент, получающий данные, должен по этому сигналу перейти в "срочный режим". Если флаг срочности URGENT установлен, то дополнительные срочные данные останутся неполученными. Если флаг URGENT сброшен, то данный запрос на получение RECEIVE возвратит все срочные данные и клиент может освободиться от "срочного режима". Заметим, что данные, следующие за указателем срочности (несрочные данные) не могут быть доставлены к клиенту в одном и том же буфере с предыдущими срочными данными, если сам клиент не определил четко границу.
Чтобы проводить различие между несколькими сделанными командами на получение RECEIVED и следить за заполнением буферов, код, возвращаемый клиенту сопровождается как указателем на буфер, так и количеством действительно полученных данных.
Другие реализации команды RECEIVE могут сами выделять буфер для размещения получаемых данных или же программа протокола TCP может одновременно с клиентом пользоваться циклическим буфером.
Команда закрытия соединения
Формат
CLOSE (локальное имя соединения)
Данная команда приводит к закрытию указанного соединения. Если соединение не открыто или отдавший команду процесс не уполномочен использовать данное соединение, то возвращается со общение об ошибке. Предполагается, что закрытие соединения будет медлительной операцией в том смысле, что оставшиеся команды посылки SEND будут еще некоторое время передавать данные (и даже, в случае необходимости, делать это повторно), насколько это позволит управление потоком, и не будет выполнена заказанная работа. Таким образом, можно будет сделать несколько команд посылки SEND, а затем закрыть соединение командой CLOSE, будучи уверенным, что отправленные данные достигнут адресата. Очевидно, что клиенты должны продолжать давать команды получения данных с уже закрытых соединений, поскольку чужая программа будет еще пытаться переслать оставшиеся у нее данные.
Итак, команду CLOSE следует интерпретировать как "у меня нет больше данных для пересылки", а не как "я больше не хочу ничего получать". Может случиться (если протокол на уровне клиента не продуман до конца), что сторона, закрывающая соединение, не сможет избавиться от всех своих данных до истечения контрольного времени. В этом случае команда CLOSE транслируется в ABORT, и программа TCP отказывается от соединения.
Клиент может дать команду CLOSE в любой момент по своему собственному усмотрению, а также в ответ на различные сообщения от протокола TCP (например, когда выполнено закрытие соединения с чужой стороны, превышено контрольное время передачи, адресат недоступен).
Поскольку закрытие соединения требует общения с чужой программой TCP, то соединения могут пребывать в закрытом состоянии короткое время. Попытки повторно открыть соединение до того, как программа TCP отреагирует на команду CLOSE, приведет к возврату на вызов сообщения об ошибке.
Команда закрытия предполагает выполнение операции проталкивания данных через соединение.
Коммуникация данных
Набор данных, передаваемых по соединению, можно рассматривать как поток октетов. Пользователь, отправляющий данные, указывает при запросе по посылку, следует ли данные, отправляемые при этом запросе, немедленно проталкивать через сеть к получателю. Указание осуществляется установкой флага PUSH (проталкивание).
Программа протокола TCP может собирать данные, принимаемые от пользователя, а затем передавать их в сеть по своему усмотрению в виде сегментов. Если же выставлен запрос на проталкивание, то протокол должен передать все не отправленные ранее данные. Когда программа протокола TCP, принимающая данные, сталкивается с флагом проталкивания, ей не следует ожидать получения новых данных по сети до тех пор, пока уже имеющиеся данные не будут переданы ждущему их местному процессу.
Нет нужды привязывать функции проталкивания к границам сегмента. Данные, содержащиеся в каком-либо сегменте, могут быть результатом одного или нескольких запросов на посылку. Или же один запрос может породить несколько сегментов.
Целью функции проталкивания и флага PUSH является проталкивание данных через сеть от отправителя к получателю. Функция не осуществляет обработки самих данных.
Существует связь между функцией проталкивания и использованием буферов данных в интерфейсе между пользователем и протоколом TCP. Каждый раз, когда в буфер получателя приходят данные с флагом PUSH, содержимое этого буфера передается пользователю на обработку, даже если буфер и не был заполнен. Если приходящие данные заполняют буфер пользователя до того, как получена команда проталкивания, пользователю отправляется блок данных, соответствующий размеру буфера. Протокол TCP имеет также средства для сообщения получателю, что с некоторого момента он имеет дело со срочными данными. Протокол TCP не пытается определить, что именно пользователь делает со ждущими обработки срочными данными. Однако обычно предполагается, что получающий данные процесс будет предпринимать усилия для быстрой обработки срочных данных.
Концепция периода молчания в протоколе TCP
Данная спецификация ставит условие что компьютеры, потерпевшие крах с потерей всей информации о последних номерах очередей, передаваемых по открытым (т.е. не закрытым специальной командой) соединениям, будут воздерживаться от посылки каких-либо TCP сегментов в течении по крайней мере максимального времени жизни сегмента (Maximum Segment Lifetime - MSL) в системе Internet, чей частью и является данный хост. В последующих параграфах приводится объяснение для этой спецификации. Некоторые реализации протокола TCP могут нарушать соглашение о периоде молчания, рискуя при этом тем, что некоторые получатели в системе Internet будут воспринимать старые данные как новые, или новые данные будут отброшены словно дубликаты в действительности устаревших сегментов.
Программы протокола используют новые номер очереди всякий раз, когда какой-либо сегмент формируется и помещается на хосте в очередь отправления по сети. Процедура фиксирования дубликатов и алгоритм очереди в протоколе TCP полагаются на уникальное связывание данных сегмента с местом в очереди. Номера очереди не успевают пройти весь диапазон в 2**32 значения, прежде чем связанные с ними данные из отправленного сегмента получат подтверждение от получателя, а все копии-дубликаты упомянутого сегмента покинут сеть Internet. Без этого условия можно предположить, что двум отдельным TCP сегментам могут быть назначены одинаковые или перекрывающиеся номера, что вызовет проблему у получателя при определении, какие данные являются новыми, а какие устаревшими. Напомним, что каждый сегмент привязан как ко множеству следующих друг за другом номеров очереди, так и к имеющимся в этом сегменте октетам данных.
При обычных условиях программы TCP отслеживают текущий номер очереди, подлежащий отправке, а также самое старое из ожидаемый подтверждений, что позволяет избежать ошибочного использования номера очереди, прежде чем будет получено подтверждение от более раннего использования этого же номера. Одно это не гарантирует, что старые данные - дубликаты будут удалены из сети, поэтому номера очереди сделаны очень большими, чтобы уменьшить вероятность того, что странствующие по сети дубликаты вызовут сбой по прибытии. При скорости обмена 2 мегабайта/сек очереди в 2**32 октета хватает на 4.5 часа. Поскольку максимальное время жизни сегмента в сети вряд ли превышает несколько десятков секунд, это считается достаточной защитой для будущих сетей, даже если скорости передачи данных возрастут до десятков мегабит/сек.
При скорости 100 мегабит/сек один цикл использования всех номеров очереди составляет 5.4 минуты, что может быть достаточно мало, но еще остается приемлемым.
Однако основной механизм регистрации дублей и поддержания очередей может быть отменен, если программа протокола TCP, посылающая данные, не имеет места в памяти для хранения номеров в очереди, которые она использовала в последний раз для конкретного соединения. Например, если программа TCP при создании всех соединений начинает с номера очереди 0, то при сбое и повторном запуске программа TCP может повторно сформировать прежнее соединение (возможно, после анализа наполовину открытого соединения) и послать по нему пакеты, чьи номера в очереди полностью совпадают или лишь частично перекрывают номера пакетов, которые еще присутствуют в сети и были отправлены предыдущей реализацией этого же соединения. В отсутствие сведений о номерах очереди, прежде использовавшихся для передачи информации по данному конкретному соединению, спецификация протокола TCP рекомендует отправителю воздержаться на MSL секунд от посылки сегментов по этому со единению, что даст возможность сегментам, запущенным в сеть старой реализацией соединения, покинуть систему.
От этой проблемы не защищены даже те хост-компьютеры, которые могут отслеживать текущее время и использовать его при выборе исходных номеров очереди (т.е. даже если время используется для выбора исходного номера при реализации каждого нового соединения).
В качестве примера предположим, что соединение открыто со стартовым номером очереди S. Предположим также, что это соединение используется не столь часто и возможно, функция определения исходного номера очереди (ISN(t)) принимает значение (скажем, S1), равное номеру последнего сегмента, отправленного данной программой TCP, по этому конкретному соединению, Теперь предположим, что именно в этот момент хост-компьютер дал сбой, восстановился и устанавливает новую реализацию этого соединения. Первоначальный номер очереди при этом будет S1=ISN(t), а это последний номер очереди в старой реализации соединения! Если восстановление произойдет достаточно быстро, то старые дубликаты, созданные с номером очереди, близким к номеру S1, могут быть получены своим адресатом и обработаны так, как будто бы это новые пакеты в новой реализации соединения.
Проблема состоит в том, что хост-компьютер - получатель может не знать, как долго он был в состоянии сбоя и существуют ли еще в системе старые дубликаты, оставшиеся от прежних реализаций соединений.
Одним из путей решения этой проблемы является преднамеренная задержка в отправлении сегментов в течении времени MSL после восстановления вслед за крахом - это спецификация периода молчания. Хост-компьютеры, предпочитающие избегать паузы, рискуют получить проблему столкновения старых и новых пакетов на каком-либо адресате, пожелавшем не прибегать к периоду молчания.
Реализации протокола могут предложить пользователям TCP возможность выбора между ожиданием в соединениях после сбоя и несоблюдением периода молчания для любых соединений. Очевидно, что для тех программ, где пользователь выбрал режим ожидания, в действительности, в этом нет нужды после того, как компьютер был выключен по крайней мере MSL секунд.
Итак, каждый отправленный сегмент занимает один или несколько номеров в очереди ожидания. Номера, отведенные под сегмент, являются "занятыми" или "в работе", пока не истекут MSL секунд. При сбое определенное место в очереди в течении определенного времени продолжает оставаться занятым октетами из последнего отправленного сегмента. Если вскоре создается новое соединение и оно использует какие-либо номера из очереди в момент, когда ими еще пользуется сегмент из предыдущей реализации соединения, то следовательно эта область перекрывания номеров очередей может являться причиной проблем у получателя. <
Контрольное время повторной посылки
Вследствие непостоянства сетей, составляющих единую объединенную систему, и большого числа клиентов, пользующихся услугами TCP соединений, существует необходимость в динамическом определении контрольного времени повторной посылки. В качестве иллюстрации здесь приводится одна из процедур определения этого времени.
Пример процедуры измерения контрольного времени для повторной посылки сегментов Во-первых, измерьте время, прошедшее между посылкой октета данных, имеющего некий определенный номер в очереди, и получение подтверждения, указывающего наряду с другими и на этот номер (посылаемые сегменты не обязаны соответствовать полученным сегментам).
Измеренная временная задержка - это время обращения (Round Trip Time - RTT). Следующий шаг - вычисление усредненного времени обращения (Smoothed Round Trip Time - SRTT):
SRTT = (ALPHA * RSTT) + ( (1-ALPHA) * RTT)
Затем с помощью найденного значения определяется контрольное время повторной посылки (Retransmission Timeout - RTO):
RTO = min[ UBOUND, max[ LBOUND, (BETA * SRTT) ]]
где
UBOUND
- верхний предел контрольного времени (например, 1 мин),
LBOUND
- нижний предел (например, 1 сек).
ALPHA
- фактор сглаживания (например, от 0.8 до 0.9),
BETA
- фактор изменения задержки (например, от 1.3 до 2.0).
Модель действия
Процесс пересылает данные, вызывая программу протокола TCP и передавая ей в качестве аргументов буферы с данными. Протокол TCP пакует данные из этих буферов в сегменты, а затем вызывает модуль Internet для передачи каждого сегмента на программу протокола TCP, являющуюся адресатом. Этот адресат в свою очередь помещает данные из сегмента в буферы получателя и затем оповещает своего клиента о прибытии предназначенных ему данных. Программы протокола TCP помещают в сегменты контрольную информацию, которая затем используется ими для проверки очередности передачи данных.
Модель Internet коммуникаций состоит в том, что с каждой программой протокола TCP связан модуль протокола Internet, обеспечивающий ей интерфейс с локальной сетью. Данный модуль Internet помещает сегменты TCP в Internet датаграммы, а затем направляет их на другой Internet модуль или же промежуточный шлюз. Для передачи датаграммы по локальной сети она в свою очередь помещается в пакет соответствующего типа.
Коммутаторы пакетов могут осуществлять дальнейшую упаковку, фрагментацию или другие операции с тем, чтобы в локальной сети осуществить передачу пакетов по назначению на модуль Internet.
На шлюзах между локальными сетями датаграмма Internet освобождается от пакета локальной сети и исследуется с тем, чтобы определить, по какой сети она должна в дальнейшем идти. Затем Internet датаграмма упаковывается в пакет, соответствующий выбранной локальной сети, и посылается на следующий шлюз или же прямо к конечному получателю.
Шлюз имеет возможность разбивать Internet датаграмму на более мел кие датаграммы-фрагменты, если это необходимо для передачи по очередной локальной сети. Чтобы осуществить это, шлюз сам создает набор Internet датаграмм, помещая в каждую по одному фрагменты. В дальнейшем фрагменты могут быть снова разбиты следующими шлюзами на еще более мелкие части. Формат фрагмента Internet датаграммы спроектирован так, чтобы адресат - модуль Internet смог собрать фрагменты снова в исходные Internet датаграммы.
Internet модуль, являющийся адресатом, выделяет сегмент из датаграммы (после ее сборки в случае необходимости) и затем передает его по назначению на программу протокола TCP.
Данная простая модель действия протокола зачастую замалчивает множество деталей. Одной из важных характеристик является тип сервиса. Этот признак дает указание шлюзу (или модулю Internet) о выборе параметров сервиса, которые должны использоваться при передаче датаграммы в очередной локальной сети. Приоритет датаграммы указывается среди информации о типе сервиса. Датаграммы также могут нести информацию о безопасности с тем, чтобы позволить хост-компьютерам и шлюзам, действующим в многоуровневой системе безопасности, подвергать проверке соответствующие датаграммы.
Мультиплексирование и демультиплексирование прикладных протоколов с помощью протокола UDP
Протокол UDP ведет для каждого порта две очереди: очередь пакетов, поступающих в данный порт из сети, и очередь пакетов, отправляемых данным портом в сеть.
Процедура обслуживания протоколом UDP запросов, поступающих от нескольких различных прикладных сервисов, называется мультиплексированием.
Распределение протоколом UDP поступающих от сетевого уровня пакетов между набором высокоуровневых сервисов, идентифицированных номерами портов, называется демультиплексированием.
Хотя к услугам протокола UDP может обратиться любое приложение, многие из них предпочитают иметь дело с другим, более сложным протоколом транспортного уровня TCP. Дело в том, что протокол UDP выступает простым посредником между сетевым уровнем и прикладными сервисами, и, в отличие от TCP, не берет на себя никаких функций по обеспечению надежности передачи. UDP является дейтаграммным протоколом, то есть он не устанавливает логического соединения, не нумерует и не упорядочивает пакеты данных.
С другой стороны, функциональная простота протокола UDP обуславливает простоту его алгоритма, компактность и высокое быстродействие. Поэтому те приложения, в которых реализован собственный, достаточно надежный, механизм обмена сообщениями, основанный на установлении соединения, предпочитают для непосредственной передачи данных по сети использовать менее надежные, но более быстрые средства транспортировки, в качестве которых по отношению к протоколу TCP и выступает протокол UDP. Протокол UDP может быть использован и в том случае, когда хорошее качество каналов связи обеспечивает достаточный уровень надежности и без применения дополнительных приемов типа установления логического соединения и квитирования передаваемых пакетов. <
Надежные коммуникации
Поток данных, посылаемый на TCP соединение, принимается получателем надежно и в соответствующей очередности.
Передача осуществляется надежно благодаря использованию подтверждений и номеров очереди. Концептуально каждому октету данных присваивается номер очереди. Номер очереди для первого октета данных в сегменте передается вместе с этим сегментом и называется номером очереди для сегмента. Сегменты также несут номер подтверждения, который является номером для следующего ожидаемого октета данных, передаваемого в обратном направлении. Когда протокол TCP передает сегмент с данными, он помещает его копию в очередь повторной передачи и запускает таймер. Когда приходит подтверждение для этих данных, соответствующий сегмент удаляется из очереди. Если подтверждение не приходит до истечения срока, то сегмент посылается повторно.
Подтверждение протокола TCP не гарантирует, что данные достигли конечного получателя, а только то, что программа протокола TCP на компьютере у получателя берет на себя ответственность за это.
Для направления потока данных между программами протоколов TCP используется механизм управления потоками. Получающая программа протокола TCP сообщает "окно" посылающей программе. Данное окно указывает количество октетов (начиная с номера подтверждения), которое принимающая программа TCP готова в настоящий момент принять.
Номер очереди
Основополагающей идеей в проектировании протокола является то, что каждый октет данных, посылаемый на TCP соединение, имеет номер очереди. Поскольку каждый октет пронумерован, то каждый из них может быть опознан. Приемлемый механизм опознания является накопительным, так что опознание номера X означает, что все октеты с предыдущими номерами уже получены. Этот механизм позволяет регистрировать появление дубликатов в условиях повторной передачи. Нумерация октетов в пределах сегмента осуществляется так, чтобы первый октет данных сразу вслед за заголовком имел наименьший номер, а следующие за ним октеты имели номера по возрастающей.
Важно помнить о том, что количество номеров для очереди, хоть и велико, но ограничено. Диапазон номеров - от 0 до 2**32-1. Поскольку набор ограничен, то все арифметические операции с номерами очередей должны осуществляться по модулю 2**32. Это совсем не означает всякий раз предварительную арифметическую проверку номеров очереди на попадание в диапазон от 2**32-1 до 0. В работе с модульной арифметикой есть некие тонкости, поэтому нужно аккуратно программировать сравнение столь больших величин. Так символ '=<' означает "меньше или равно" (по модулю 2**32).
Протокол TCP должен осуществлять следующие типы сравнения для номеров очереди:
(a)
является ли номер в подтверждении номером очереди для октетов, уже отправленных, но еще не получивших подтверждения;
(b)
получили ли все октеты в сегменте подтверждение своих номеров (т.е. следует ли удалить данный сегмент из очереди на повторную посылку);
(c)
содержит ли пришедший сегмент ожидаемые нами номера (т.е. "перекрывает" ли этот сегмент окно получателя).
В ответ на посылку данных протокол TCP будет получать их подтверждение. Для работы с полученным подтверждением необходимо уметь делать сравнение для
SND.UNA
SND.NXT
SEG.ACK
SEG.SEQ
SEG.LEN
SEG.SEQ+SEG.LEN-1
самого старого из номеров, не имевших подтверждения,
следующего номера очереди, ждущего посылки,
номера подтверждения, полученного от чужой принимающей программы TCP (следующего номера очереди, ожидаемого чужой программой TCP),
номера очереди первого октета в сегменте,
количества октетов в поле данных сегмента (учитывая SYN и FIN),
номера очереди последнего октета из сегмента.
<
/p>
Новое подтверждение (называемое "подтверждением приемлемости") - это подтверждение выполнимости неравенств
SND.UNA < SEG.ACK =< SND.NXT
Сегмент из очереди повторной посылки получает полное подтверждение, если сумма его номера в очереди и длины поля данных меньше или равна номеру подтверждения из пришедшего сегмента.
При получении данных необходимо производить операции сравнения для следующих величин:
RCV.NXT
RCV.NXT+RCV.WND-1
SEG.SEQ
SEG.SEQ+SEG.LEN-1
следующий номер из очереди приходящих сегментов, а также левая или нижняя граница окна получения,
номер очереди последнего сегмента, ожидаемого в приходящем сегменте, а также правая или верхняя граница окна получения,
первый номер в очереди, принесенный пришедшим сегментом,
последний номер в очереди, принесенный пришедшим сегментом.
Считается, что сегмент перекрывает часть разрешенных номеров в очереди получения, если
RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND или
RCV.NXT =< SEG.SEQ+SEG.LEN-1 < RCV.NXT+RCV.WND
Первая часть этого текста смотрит, попадает ли начало сегмента на окно, а вторая часть - попадает ли в окно задняя часть сегмента. Если выполняется какая-либо часть теста, то сегмент попадает в окно.
Действительность несколько сложнее. Выбирая окно нулевой длины или сегмент нулевой длины, мы получаем четыре варианта проверки на приемлемость для приходящих сегментов
длина
сегмента
окно
получения
тест
0
0
SEG.SEQ = RCV.NXT
0
>0
RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
>0
0
неприемлемо
>0
>0
RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND или
RCV.NXT =< SEG.SEQ+SEG.LEN-1 < RCV.NXT+RCV.WND
Заметим, что когда окно, получения нулевое, никакие сегменты приниматься не будут за исключением ACK сегментов. Таким образом, протокол TCP может устанавливать нулевое окно получения при передаче данных и получении подтверждений. Однако даже когда окно получения нулевое, программа протокола TCP обязана обрабатывать поля RST и URG всех приходящих сегментов.
Мы получили преимущество данной схемы нумерации в том, что она допускает также защиту для определенной управляющей информации. Это достигается косвенным образом посредством включения некоторых контрольных флагов в очередь, так что они могут быть повторно посланы и подтверждены без сбоя (т.е. будет задействована одна или несколько копий).
Управляющая информация реально находится не в поле данных сегмента. Следовательно, мы должны принять правила косвенного присвоения номеров очереди сегментам управления. SYN и FIN являются единственными управляющими сигналами, приемлемыми для такой защиты, и они используются только при открытии и закрытии соединения. Для целей поддержания очередности, сигнал SYN рассматривается как стоящий перед первым действительным октетом данных в сегменте, куда оба они были помещены. В то же время FIN считается стоящим после последнего реального октета данных в сегменте. Длина сегмента (SEG.LEN) учитывает как данные, так и номера очереди, отведенные под управление. В случае, когда присутствует SYN, значение SEG.SEQ соответствует номеру в очереди для сигнала SYN.
Обработка событий
Обработка, описанная в данной главе, является лишь примером одной из возможных реализаций протокола. Иные реализации могут иметь несколько иные процедуры обработки, однако они должны отличаться от описанных в данной главе лишь в деталях, но никак не по существу.
Деятельность программы протокола TCP можно рассматривать как реагирование на события. Эти происходящие события можно разбивать на три категории: запросы клиентов, прибытие сегментов, истечение контрольного времени. Данная глава описывает деятельность в протоколе TCP в ответ на каждое их этих событий. Во многих случаях необходимая обработка зависит от состояния соединения. События, которые могут произойти:
Команды клиента
на открытие соединения
на посылку данных
на получение данных
на закрытие соединения
на ликвидацию соединения
на определение статуса соединения
Получения сегментов
Истечение контрольного времени
для действий клиента
для повторной посылки
в состоянии ожидания
Модель интерфейса TCP и клиента состоит в том, что команды клиента выполняются немедленно, а вероятный отложенный отчет предоставляется через механизм событий или псевдопрерываний. В дальнейшем описании понятие "сигнал" может обозначать некое основание для посылки отложенного отчета.
Сообщение об ошибках предоставляется в виде текстовых строк. Например, команды клиента, адресованные к несуществующим соединениям, получат сообщение "error: connection not open".
Пожалуйста учтите, что в дальнейшем вся арифметика для номеров очереди, номеров подтверждения, окон и т.д. осуществляется по модулю 2**32, что соответствует размеру множества номеров очередей.
Заметим также, что "=<" означает "меньше или равно" (по модулю 2**32).
Чтобы постичь смысл обработки приходящих сегментов, естественным было бы представить, что они сперва проверяются на корректность номера очереди (т.е. что их информация попадает в диапазон "окна получения" среди ожидаемых номеров очереди) и что они, в общем случае, будут ставиться в очередь и подвергаться обработке соответственно своим номерам.
Если одни сегменты перекрываются с другими, ранее полученными сегментами, то мы конструируем сегмент, содержащий лишь действительно новые данные, а затем соответствующим образом корректируем поля заголовка.
Заметим, что состояние программы протокола TCP остается при обработке событий без изменений, если обратное не указано особо.
Запрос OPEN
Состояние CLOSED (т.е. блок TCB отсутствует)
Создать новый блок управления передачей (TCB) для хранения информации о состоянии соединения. Заполнить поля идентификатора местного сокета, чужого сокета, приоритета, закрытости/безопасности, а также контрольного времени для клиента. Заметим, что некоторые параметры чужого сокета могут остаться не конкретизированными при пассивном открытии и соответствующие им поля должны быть заданы исходя из параметров пришедшего SYN сигнала. Клиенту может быть предоставлена возможность проверять параметры безопасности и приоритета, если в ответ на такой запрос не будет получено сообщение "error: precedence not allowed" или "error: security/ compartment not allowed". В случае пассивного открытия следует перейти в состояние LISTEN и вернуть управление давшему команду OPEN процессу. Если открытие является активным, а чужой сокет не конкретизирован, то вернуть сообщение "error: fireign socket unspecified".
Если открытие является активным и указан чужой сокет, то послать сегмент с сигналом SYN. Выбирается начальный номер для очереди отправления. Посылаемый сегмент и сигналом SYN имеет форму <SEQ=ISS><CTL=SYN>. Установить переменную SND.UNA в ISS, а SND.NXT в ISS+1. Перейти в состояние SYN-SENT. Вернуть управление процессу, вызвавшему рассматриваемую команду.
Если сделавший запрос клиент не получил доступа к указанному в запросе сокету, то вернуть сообщение "error: connection illegal for this process". Если для создания нового соединения нет места в памяти компьютера, то вернуть сообщение "error: insufficient resources".
Состояние LISTEN
Если происходит активизация и указан чужой сокет, то сменить состояние соединения с пассивного на активный, выбрать ISS. Послать сегмент с сигналом SYN, занести в SND.UNA значение ISS, а в SND.NXT ISS+1. Перейти в SYN-SEND состояние.
Данные, указанные в команде SEND, могут быть посланы в том же сегменте с сигналом SYN, или же могут быть помещены в очередь на передачу, которая может быть осуществлена после перехода в ESTABLISHED состояние. Если в команде сделан запрос на применение бита срочности, то в результате ее выполнения должны быть посланы сегменты данных. Если в очереди заказов на пересылку нет места, то в результате будет получен ответ "error: insufficient resources". Если чужой сокет не указан, то вернуть сообщение "error: foreign socket unspecified"
Состояния
SYN-SENT
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSE-WAIT
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
возвращают в ответ на команду открытия сообщение "error: connection already exist"
Запрос SEND
Состояние CLOSED (например, нет блока TCB)
Если клиент не имеет доступа к такому соединению, то вернуть сообщение "error: connection illegal for this process". В противном случае вернуть "error: connection does not exist".
Состояние LISTEN
Если указан чужой сокет, то сменить состояние соединения с пассивного на активный, выбрать номер ISS. Послать сегмент с сигналом SYN, установить SND.UNA в ISS, а SND.NXT в ISS+1. Установить новое состояние SYN-SENT. Данные из вызова SEND могут быть посланы вместе с сигналом SYN, а могут быть помещены в очередь и отправлены уже после установления ESTABLISHED состояния.
Если в команде дан запрос на применение бита срочности, то он должен быть передан вместе с сегментом данных, возникающим при выполнении этой команды. Если в очереди нет места для запроса, то вернуть сообщение "error: insufficient resources". Если чужой сокет не указан, то вернуть "error: foreign socket unspecified".
Состояние SYN-SENT
Состояние SYN-RECEIVED
Поместить данные в очередь с тем, чтобы отправить после установления ESTABLISHED состояния. Если в очереди нет места, то вернуть сообщение "error: insufficient resources".
Состояние ESTABLISHED
Состояние CLOSE-WAIT
Сегментировать буфер данных и переслать его с ответным подтверждением (значение подтверждения = RCV.NXT). Если для размещения этого буфера недостаточно места в памяти, то просто вернуть сообщение "error: insufficient resources".
Если установлен флаг срочности, то занести в SND.UP значение SND.NXT-1 и установить указатель срочности на уходящие сегменты.
Состояния
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Вернуть сообщение "error: connection closing" и не выполнять запрос клиента.
Запрос RECEIVE
Состояние CLOSED (например, отсутствует блок TCB)
Если клиент не имеет доступа к такому соединению, вернуть сообщение "error: connection illegal for this process". В противном случае вернуть сообщение "error: connection does not exist".
Состояния
LISTEN
SYN-SENT
SYN-RECEIVED
Поместить запрос в очередь на обслуживание после установления ESTABISHED состояния. Если в очереди для этого нет места, вернуть сообщение "error: insufficient resources".
Состояния
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
Если в пришедших сегментах недостаточно данных для выполнения данного запроса, поместить последний в очередь на обслуживание. Если же в очереди нет места для размещения запроса RECEIVE, вернуть сообщение "error: insufficient resources".
Собрать данные из приходящих сегментов в буфере получения, а затем передать их клиенту. Установить флаг "обнаружено проталкивание" (PUSH), если это имеет место.
Если данным, передаваемым в настоящий момент клиенту, предшествовал RCV.UP, то оповестить клиента о присутствии срочных данных. Когда протокол TCP берет на себя ответственность за получение клиентом данных, то это фактически означает обмен информацией с отправителем в виде подтверждений.
Формирование такого подтверждения обсуждается ниже при рассмотрении алгоритма обработки приходящего сегмента.
Состояние CLOSE-WAIT
Поскольку партнер на другом конце соединения уже послал сигнал FIN, то команды RECEIVE должны получать данные, уже имеющиеся в системе, а не только те, которые уже переданы клиенту. Если в системе больше нет текста, ждущего своего запроса RECIVE, то передать клиенту сообщение "error connection closing". В противном случае использовать для удовлетворения запроса RECEIVE любую имеющуюся информацию.
Состояния
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Вернуть сообщение "error connection closing".
Запрос CLOSE
Состояние CLOSED (например, нет блока TCB)
Если клиент не имеет доступа к такому соединению, вернуть сообщение "error: connection illegal for this process". В противном случае вернуть сообщение "error: connection does not exist".
Состояние LISTEN
Любые остающиеся неудовлетворенными запросы RECEIVE будут завершены с сообщением "error: closing". Стереть блок TCB, перейти в CLOSED состояние и вернуть управление клиенту.
Состояние SYN-SENT
Стереть блок TCB и вернуть сообщение "error closing" для любых еще остающихся в очередях запросов SEND или RECEIVE. Состояние SYN-RECEIVED
Если не сделано каких-либо запросов SEND и нет данных, ожидающих отправки, то сформировать FIN сегмент и послать его, а затем перейти в FIN-WAIT-1 состояние. В противном случае поместить данные в очередь для рассмотрения после установления ESTABLISHED состояния.
Состояние ESTABLISHED
Поместить запрос в очередь в ожидании, когда все данные предшествующих команд будут сегментированы. Тогда сформировать FIN сегмент и отправить его партнеру. В любом случае перейти в FIN-WAIT-1 состояние.
Состояние FIN-WAIT-1
Cостояние FIN-WAIT-2
Строго говоря, такая ситуация является ошибочной и должна привести к получению клиентом сообщения "error: connection closing". Однако может быть приемлемым также ответ "Ok", пока не отправлен второй FIN (хотя первый FIN может быть отправлен повторно).
Состояние CLOSE-WAIT
Поместить этот запрос в очередь, пока все предшествующие запросы SEND не будут помещены в сегменты. Затем послать сегмент с сигналом FIN, перейти в CLOSING состояние.
Состояния
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Возвратить сообщение "error: connection closing".
Запрос ABORT
Состояние CLOSED (например, нет блока TCB)
Если клиент не имеет доступа к такому соединению, вернуть сообщение "error: connection illegal for this process". В противном случае вернуть сообщение "error: connection does not exist".
Состояние LISTEN
Любые остающиеся запросы RECEIVED должны завершиться с возвратом сообщения "error: connection reset". Стереть блок TCB, перейти в состояние CLOSED, вернуть управление программе клиента.
Состояние SYN-SENT
Все находящиеся в очереди запросы SEND и RECEIVE должны получить сообщение "connection reset", стереть блок TCB, перейти в состояние CLOSED, вернуть управление клиенту.
Состояния
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSE-WAIT
Послать сегмент перезагрузки
<SEQ=SND.NXT><CTL=RST>
Все находящиеся в очереди запросы SEND и RECEIVED должны получить сообщение "connection reset". Все сегменты, находящиеся в очереди на передачу (за исключением только что сформированного сигнала RST) и в очереди на повторную пересылку должны быть ликвидированы. Стереть блок TCB, перейти в CLOSED состояние, вернуть управление клиенту.
Состояния
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Вернуть сообщение "ok" и стереть блок TCB, перейти в состояние CLOSED, вернуть управление клиенту.
Запрос STATUS
Состояние CLOSED (например, нет блока TCB)
Если клиент не имеет доступа у такому соединению, то возвратить сообщение "error: connection illegal for this process". В противном случае вернуть "error: connection does not exist".
Состояние LISTEN
Вернуть сообщение "state=LISTEN" и указатель на блок TCB.
Состояние SYN-SENT
Вернуть сообщение "state=SYN-SENT" и указатель на блок TCB.
Состояние SYN-RECEIVED
Вернуть сообщение "state=SYNRECEIVED" и указатель на блок TCB.
Состояние ESTABLISHED
Вернуть сообщение "state=ESTABLISHED" и указатель на блок TCB.
Состояние FIN-WAIT-1
Вернуть сообщение "state=FIN-WAIT-1" и указатель на блок TCB.
Состояние FIN-WAIT-2
Вернуть сообщение "state=FIN-WAIT-2" и указатель на блок TCB.
Состояние CLOSE-WAIT
Вернуть сообщение "state=CLOSE-WAIT" и указатель на блок TCB.
Состояние CLOSING
Вернуть сообщение "state=CLOSING" и указатель на блок TCB.
Состояние LAST-ACK
Вернуть сообщение "state=LAST-ACK" и указатель на блок TCB.
Состояние TIME-WAIT
Вернуть сообщение "state=TIME-WAIT" и указатель на блок TCB.
Приход сегментов
Если состояние соединения CLOSED (например, нет блока TCB), то все данные из указанного сегмента будут выброшены. Сегмент, пришедший с сигналом RST, будет ликвидирован. Сегмент же, не содержащий сигнала RST, вызовет посылку сигнала RST в ответ. Подтверждение и номер очереди будут выбраны таким образом, чтобы сделать последовательность перезагрузки приемлемой для программы TCP, отправившей сегмент, который и вызвал такую реакцию.
Если бит ACK сброшен, то используется номер очереди нуль:
<SEQ=0><ACK=SEG.SEQ+SEG.LEN><CTL=RST,ACK>
Если же ACK установлен, то
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
Вернуть управление прерванной программе.
Если состояние соединения LISTEN, то
Сперва проверить присутствие сигнала RST.
Сигнал RST, пришедший вместе с сегментом, должен игнорироваться, а управление должно быть возвращено прерванной программе.
Во-вторых, проверить на присутствие ACK.
Любое подтверждение является ошибкой, если оно пришло на конец соединения, все еще находящийся в состоянии LISTEN. В ответ на любой сегмент, пришедший с ACK, должен быть сформирован приемлемый сегмент с сигналом перезагрузки. Сигнал RST должен быть сформирован следующим образом:
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
Вернуть управление прерванной программе.
В-третьих, проверить на присутствие сигнала SYN
Если установлен бит SYN, то проверить безопасность. Если значение параметра безопасность/закрытость в пришедшем сегменте не совпадает в точности со значением безопасность/ закрытость в блоке TCB, то послать сигнал перезагрузки и вернуть управление прерванной программе:
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
Если значение SEQ.PRC меньше, чем TCB.PRC, то перейти к следующему пункту.
Установить RCV.NXT в SEG.SEQ+1, IRS установить в SEG.SEQ, а остальные тексты и функции управления поместить в очередь для последующей обработки. Выбрать значение для ISS и отправить сегмент подтверждения в форме
<SEQ=ISS><ACK=RCV.NXT><CTL=SYN,ACK>
Переменную SND.NXT установить в ISS+1, а SND.UNA в ISS. Установить для соединения новое состояние SYN-RECEIVED. Заметим, что в состоянии SYN-RECEIVED будут обрабатываться все приходящие данные и команды управления (вместе с SYN), но уже не будет как прежде осуществляться обработка сигналов SYN и ACK. Если состояние LISTEN не сформулировано полностью (например, не указан исчерпывающе чужой сокет, то именно в этот момент должны быть доопределены поля блока TCB, оставшиеся незаполненными.
В-четвертых, искать в пришедшем сегменте остальные команды управления, а также собственно данные. Любые сегменты с иными командами управления или заполненные текстом (но не содержащие сигнала SYN) должны получить от местной программы TCP подтверждение, и, таким образом, будут отброшены во время работы с подтверждением. Приходящий сегмент с сигналом RST не может быть правильным, поскольку он не может являться ответом на информацию, переданную данной реализацией соединения. Так что Вы вряд ли получите это сигнал, но если это произойдет, выбросьте пришедший сегмент и верните управление прерванной программе.
Если состояние соединения SYN-SENT
Во-первых, проверить бит ACK Если бит ACK выставлен, то
В случае, если SEG.ACK = <ISS или SEG.ACK > SND.NXT,
послать сигнал перезагрузки
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
( Если не выставлен бит RST. Если он все же выставлен, то, ничего не делая выкинуть пришедший сегмент и вернуть управление прерванной программе.) Ликвидировать сегмент, вернуть управление.
Если SND.UNA =< SEG.ACK =< SND.NXT, то полученное в сегменте подтверждение становится приемлемым.
Во-вторых, проверить бит RST.
В случае, если бит RST выставлен
Если ожидалось получение сегмента с подтверждением, то дать клиенту объявление "error: connection reset", вернуть сегмент, перейти в состояние CLOSED, убрать блок TCB, и, наконец, вернуть управление прерванной программе. В противном случае (нет подтверждения) ликвидировать сегмент и вернуть управление.
В-третьих, проверить уровни безопасности и приоритета
Если в пришедшем сегменте значения полей безопасность/ закрытость не совпадают в точности со значениями в блоке TCB, то послать сигнал перезагрузки, а точнее если имеется ACK, то послать
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
в противном случае послать
<SEQ=0><ACK=SEG.SEQ+SEG.LEN><CTL=RST,ACK>
Если имеется значение ACK, то
приоритет в пришедшем сегменте должен совпадать с приоритетом, указанным в блоке TCB. Если это не так, то послать сигнал перезагрузки
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
Если же ACK отсутствует, то выполнить следующее
Если в сегменте указан приоритет выше, чем приоритет в блоке TCB, то, если это позволяют клиент и система, увеличить значение приоритета в блоке TCB до значения, указанного в сегменте.
Если же увеличивать приоритет не разрешается, послать сигнал перезагрузки:
<SEQ=0><ACK=SEG.SEQ+SEG.LEN><CTL=RST,ACK>
Если в сегменте указан приоритет, меньший, чем в блоке TCB, то просто перейти к следующему пункту анализа.
В-четвертых, проверить установку бита SYN. Данный этап должен осуществляться только если бит ACK не вызывает проблем, или если он не установлен, сегмент также не содержит сигнала RST.
Если бит SYN установлен и параметры безопасности/ закрытости приоритета являются приемлемыми, то в переменную SEG.NXT записать значение SEG.SEQ+1, а IRS установить равным SEG.SEQ.
SND. UNA должно быть повышено до SEG.ACK (если имеется ACK), а любые сегменты в очереди на повторную посылку, получившие таким образом подтверждение, должны быть удалены.
Если SND.UNA > ISS (наш сигнал SYN получит подтверждение), то установить для соединения состояние ECTABLISHED и сформировать ACK сегмент
<SEQ-SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=ACK>
и отправить его. В этот сегмент могут быть включены данные или команды из очереди на отправление. Если в пришедшем сегменте есть иные команды или даже некий текст в поле данных, то продолжить обработку далее, начиная с шестого этапа ниже, где осуществляется проверка бита URG. Если таких команд и данных нет, передать управление прерванной программе. Если же бит SYN не установлен, то перейти в состояние SYN-RECEIVED, сформировать сегмент SYN, ACK:
<SEQ=ISS><ACK=RCV.NXT><CTL=SYN,ACK>
и послать его. Если в пришедшем сегменте имеются команды или текст в поле данных, то поместить их в очередь для обработки после установления ESTABLISH состояния. Вернуть управление прерванной программе.
В-пятых, если установлены биты SYN или RST, то выкинуть пришедший сегмент и вернуть управление прерванной программе. Если во время прихода сегмента соединение находилось в состоянии, не описанном выше, то
Во-первых, проверить номер очереди
Состояния
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSE-WAIT
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Сегменты обрабатываются по очереди. По получении сегмента сперва осуществляется тест для удаления старых дубликатов, но дальнейшая обработка осуществляется в порядке номеров SEG.SEQ. Если содержимое сегмента перекрывает границу между старой и пока новой информацией, то должны обрабатываться только новые данные.
Тест на приемлемость приходящего сегмента рассматривает четыре варианта:
Длина
сегмента
Окно
получения
Текст
0
0
SEG.SEQ = RCV.NXT
0
>0
RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
>0
0
сегмент неприемлем
>0
>0
RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
или RCV.NXT =< SEG.SEQ+SEG.LEN-1 < RCV.NXT+RCV.WND
<
/p>
Если RCV. WND нулевой, никакие сегменты не будут приемлемы, однако должна быть специально оговорена приемлемость получения правильных сигналов ACK, URG и RST.
Если приходящий сегмент неприемлем, то в ответ послать его подтверждение
<SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=ACK>
если бит RST не установлен (если он все же выставлен, то выкинуть пришедший сегмент и вернуть управление прерванной программе. )
После посылки подтверждения ликвидировать не принятый сегмент и вернуть управление прерванной программе.
В дальнейшем рекомендации строятся на предположении, что пришедший сегмент является идеализированным и начинается с RSV.NXT, не выходящим за окно. Реальные же сегменты можно подгонять под такое предположение, отбрасывая любые их части, выходящие за пределы окна (включая даже сигналы SYN и FIN), и осуществляя дальнейшую их обработку только если сегмент после этого начинается с номера RCV.NXT. Сегменты с большими номерами в очереди сохраняются для обработки в дальнейшем.
Во-вторых, проверить бит RST.
Состояние SYN-RECEIVED
Если бит RST установлен, то выполнить следующие действия:
Если данное соединение было инициировано командой пассивного открытия OPEN (например, был осуществлен переход из состояния LISTEN), то возвратить данное соединение в состояние LISTEN, а управление вернуть прерванной программе. Нет нужды информировать об этом пользователя. Если данное соединение инициируется командой активного открытия OEPN (например, был переход из состояние SYN-SENT), то происходит отказ от этого соединения, а клиенту посылается сообщение "connection refused". В любом случае должны быть удалены все сегменты из очереди на повторную посылку. Кроме того, в случае активного открытия перейти в состояние CLOSED, удалить блок TCB и вернуть управление прерванной программе.
Состояния
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSE-WAIT
Если установлен бит RST, то все ждущие обработки запросы RECEIVE и SEND должны получить ответ "reset".
Убрать все сегменты из очередей. Клиенты должны получить необязательное сообщение общего назначения "connection reset". Перейти в состояние CLOSED, стереть блок TCB и вернуть управление прерванной программе.
Состояния
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Если выставлен бит RST, то перейти в состояние CLOSED, удалить блок TCB и вернуть управление прерванной программе.
В-третьих, проверить значение безопасности и приоритета у пришедшего сегмента
Состояние SYN-RECIEVED
Если безопасность/закрытость и приоритет в пришедшем сегменте не совпадают с безопасностью/закрытостью и приоритетом, указанными в блоке TCB, то послать сигнал перезагрузки и возвратить управление прерванной программе.
Состояние ESTABLISHED
Если безопасность/закрытость и приоритет в пришедшем сегменте не совпадают в точности с безопасностью/ закрытостью и приоритетом, указанными в блоке TCB, то послать сигнал перезагрузки, все еще остающиеся не обслуженными запросы RECEIVED и SEND должны получить ответ "reset". Все сегменты из очередей должны быть удалены. Клиенты должны тоже получить необязательный общий сигнал "connection reset". Перейти в состояние CLOSED, удалить блок TCB и вернуть управление прерванной программе.
Заметим, что данная проверка ставится после проверки номера в очереди для того, чтобы предотвратить разрыв данного соединения, инициированный получением сегмента, оставшегося от прежнего соединения с иными безопасностью и приоритетом, существовавшего некогда между данными портами.
В-четвертых, проверить бит SYN
Состояния
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSE-WAIT
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Если SYN находится в пределах окна, то послать сигнал перезагрузки. Любые ждущие обработки команды RECEIVE и SEND должны получить ответ "reset", убрать из очередей все сегменты, а клиент должен получить необязательное общее сообщение "connection reset". Перейти в состояние CLOSED, убрать блок TCB, вернуть управление прерванной программе.
Если SYN находится за пределами окна, то до данного пункта дело не должно дойти. Еще на первом этапе (проверка номера очереди) должно было быть послано подтверждение. В-пятых, проверить поле ACK Если бит ACK не установлен, то сегмент ликвидировать, а управление передать прерванной программе.
Если бит ACK установлен
Состояние SYN-RECEIVED.
Если SND.UNA =< SEG.ACK =< SND.NXT, то перейти в состояние ESTABLISHED и продолжить обработку.
Если же подтверждение в сегменте оказалось неприемлемым, то сформировать сегмент с сигналом перезагрузки
<SEQ=SEG.ACK><CTL=RST>
и послать его.
Состояние ESTABLISHED
Если SND.UNA < SEG.ACK =< SND.NXT, то установить в SND.UNA значение из SEG.ACK. Любые сегменты из очереди на повторную посылку, получившие при этом подтверждение, удаляются. Клиенты должны получить положительные отзывы на буферы, которые были посланы командой SEND, а ныне получили полное подтверждение (например, команда послать буфер с данными должна завершиться сообщением "ok").
Если подтверждение является дубликатом (SEG.ACK < SND.UNA), то его можно игнорировать.
Если сообщение ACK подтверждает что-либо, еще не отправленное (SEG.ACK > SND.NXT), то послать ACK, ликвидировать сегмент и вернуть управление прерванной программе.
Если SND.UNA < SEG.ACK =< SND.NXT, то следует обновить окно для посылки.
Если (SND.WL1 < SEG.SEQ или (SND.WL1 = SEG.SEQ и SND.WL2 =< SEG.ACK)), то установить SND.WND согласно значению SEG.WND, SND.WL1 в SEG.SEQ, SND.WL2 в SEG.ACK.
Заметим, что в SND.WND записано смещение относительно SND.UNA, xnj d SND.WL1 записан номер очереди для последнего сегмента, используемого для обновления SND.WND, а также, что в SND.WL2 записан номер подтверждения из последнего сегмента, используемого для обновления SND.WND. При этом проверка охраняет от использования устаревших сегментов для обновления окна.
Состояние FIN-WAIT-1
Все так же как при обработки в случае состояния ESTABLISHED, но если наш сигнал FIN теперь получил подтверждение, то перейти к FIN-WAIT-2 и продолжить обработку в таком состоянии.
Состояние FIN-WAIT-2
Все так же как при обработке для случая состояния ESTABLISHED, но если очередь повторной посылки пуста, то команда клиента на закрытие соединения CLOSE может получить подтверждение ("ok"), но при этом не удаляет блока TCB.
Состояние CLOSE-WAIT
Делается та же обработка, что была для случая со стояния ESTABLISHED.
Состояние CLOSING
Все так же, как при обработке в случае состояния ESTABLISHED, но если ACK в пришедшем сегменте подтверждает наш сигнал FIN, то перейти в состояние TIME-WAIT. В противном случае сегмент игнорируется.
Состояние LAST-ACK
Единственная вещь, которая может произойти в этом состоянии получение подтверждения на сигнал FIN. Если наш сигнал FIN не был подтвержден, то удалить блок TCB, перейти в состояние CLOSED и вернуть управление прерванной программе.
Состояние TIME-WAIT
Единственная вещь, которая может произойти в этом состоянии это повторная передача чужого сигнала FIN.
Подтвердить сигнал и повторно стартовать по истечении контрольного времени 2MSL.
В-шестых, проверить бит URG
Состояния
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
Если бит URG установлен, то в RCV.UP занести max(RCV.UP, SEG.UP), а также дать знать клиенту, что на другом конце соединения имеются срочные данные, если срочный указатель (RCV.UP) стоит перед данными. Если же клиент уже был оповещен о данной цепочке срочных данных (или если все еще находится в "режиме срочности"), не следует ему напоминать об этом снова.
Состояния
CLOSE-WAIT
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Такого не должно произойти, поскольку был получен си гнал FIN с другого конца соединения. Игнорировать бит URG.
В-седьмых, обработать данные их сегмента
Состояния
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
Раз мы оказались в состоянии ESTABLISHED, то стало возможным принимать текст для размещения в буферах получения, указанных клиентом. Текст из сегментов может пере носиться в буферы до тех пор, пока либо не наполнится соответствующий буфер, либо не станет пустым сегмент.
Если сегмент пуст и несет флаг проталкивания PUSH, то при возврате буфера оповестить клиента о том, что был получен сигнал PUSH.
Когда протокол TCP берет на себя ответственность за получение клиентом данных, то он должен также давать подтверждение факта получения этих данных.
Как только программа протокола TCP принимает на себя управление потоком данных, она ставит значение RCV.NXT перед блоком принимаемых данных, а RCV.WND устанавливает соответственно емкости буфера в данный момент. В общем случае значения RCV.NXT и RCV.WND не должны корректироваться в меньшую сторону.
Послать подтверждение в виде
<SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=ACK>
Данное подтверждение должно быть добавлено к уходящему на другой конец соединения сегменту и, по возможности, без излишних задержек.
Состояния
CLOSE-WAIT
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
Такого не должно случаться, поскольку был получен си гнал FIN с другого конца соединения. Игнорировать текст в сегменте.
В-восьмых, проверить бит FIN
Не обрабатывать сигнала FIN, если состояние CLOSED, LISTEN или SYN-SENT, поскольку нет возможности проверить SEG.SEQ, выкинуть пришедший сегмент и возвратить управление прерванной программе.
Если бит FIN установлен, то дать клиенту сигнал "connection closing", с тем же сообщением завершить все ждущие решения запросы RECEIVED, установить RCV.NXT перед местом в очереди сигнала FIN, послать для последнего подтверждение. Заметим, что сигнал FIN подразумевает проталкивание (PUSH) текстов во всех сегментах, еще не полученных клиентом.
Состояния
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
Перейти в состояние CLOSE-WAIT
Состояние FIN-WAIT-1
Если наш сигнал FIN получил подтверждение (возможно в этом же сегменте), то перейти в состояние TIME-WAIT, за пустить контрольный таймер, отключить все иные таймеры. Если подтверждения не было, перейти в состояние CLOSING.
Состояние FIN-WAIT-2
Перейти в состояние TIME-WAIT. Запустить контрольный таймер, отключить все контрольные таймеры.
Состояние CLOSE-WAIT
Остаться в состоянии CLOSE-WAIT
Состояние CLOSING
Остаться в состоянии CLOSING
Состояние LAST-ACK
Остаться в состоянии LAST-ACK
Состояние TIME-WAIT
Остаться в состоянии TIME-WAIT. По истечении контрольного времени 2MSL стартовать повторно. Вернуть управление прерванной программе.
Истечение контрольного времени для клиента
Если истекло контрольного время, то в каком бы состоянии не находилась программа, убрать все очереди, дать клиенту общий сигнал "error: connection aborted due to user timeout", такой же сигнал дать всем ждущим обработки запросам, ликвидировать блок TCB, перейти в состояние CLOSED, вернуть управление прерванной программе.
Истечение контрольного времени для повторной посылки
В каком бы состоянии не находилась программа, если для сегмента в очереди на повторную посылку истекло контрольное время, послать этот сегмент еще раз, но уже вне очереди, произвести вновь инициализацию таймера повторной посылки, вернуть управление прерванной программе.
Истечение контрольного времени для состояния TIME-WAIT
Если истекло контрольное время для состояния TIME-WAIT, то ликвидировать соединение и блок TCB, перейти в состояние CLOSED, вернуть управление прерванной программе. <
Определения указанных опций
Конец списка опций
00000000
тип 0
Этот код опции определяет конец списка опций. Конец списка может не совпадать с концом TCP заголовка, указанным в поле Data Offset.
Эта опция используется после всех опций, но не после каждой из них. Опцию необходимо использовать только в том случае, если иначе не будет совпадения с концом TCP заголовка.
Нет операций
00000001
тип 1
Опции этого типа могут ставиться между опциями. Целью при этом может служить выравнивание очередной опции по границе слова. Нет гарантии, что отправители будут использовать данную опцию. Поэтому получатели должны быть готовы обрабатывать опции, даже если они не будут начинаться на границе слова.
Максимальный размер сегмента
00000010
00000100
макс.разм.сегм.
тип 2
длина 4
.
Поле данных опции - 16 бит. Если опция присутствует в списке, то она указывает для программы протокола TCP максимальный размер получаемого сегмента, отправившей сегмент с этой опцией. Эту опцию следует посылать лишь при первоначальном запросе на установление соединения (т.е. в сегментах с установленным контрольным битом SYN). Если данная опция не была использована, ограничения на размер отсутствуют.
Padding
(выравнивание) длина переменная Выравнивание TCP заголовка осуществляется с тем, чтобы убедиться в том, что TCP заголовок заканчивается, а поле данных сегмента начинается на 32-битной границе. Выравнивание выполняется нулями.
Отправление
SND.UNA
SND.NXT
SND.WND
SND.UP
SND.WL1
SND.WL2
ISS
посылка неподтверждена
послать следующий сегмент
отправить окно
отправить срочный указатель
номер очереди сегмента, использованный для обновления последнего окна
номер подтверждения в сегменте, используемый для обновления последнего окна
первоначальный номер очереди отправления
Передача данных
Коль соединение установлено, передача данных осуществляется с помощью обмена сегментами. Т.к. сегменты могут быть потеряны в результате ошибок (например, ошибки в контрольной сумме) или перегрузки сети, то программа протокола TCP использует механизм повторной посылки (по истечении определенного времени) с тем, чтобы убедиться в получении каждого сегмента. В главе, посвященной номерам очередей, обсуждалось, как программа TCP в сегментах осуществляет проверку номе ров очередей и номеров подтверждения на предмет их корректности.
Отправитель данных с помощью значения переменной SND.NXT отслеживает следующий номер в очереди, подлежащий отправке. Получатель данных с помощью переменной RCV.NXT отслеживает следующий номер, прибытие которого он ожидает. В переменную SND.UNA отправитель данных помещает значение самого старого номера, который был отправлен, но еще не получил подтверждения. Если бы поток данных моментально иссяк, а все отправленные данные получили подтверждение, то тогда бы все эти при переменные содержали одинаковое значение.
Когда отправитель информации создает и посылает некий сегмент, он увеличивает значение переменной SND.NXT. Адресат по получении сегмента увеличивает значение переменной RCV.NXT и отправляет подтверждение. Когда программа TCP, пославшая данные, получает подтверждение, она увеличивает значение SND.UNA. Разность в значениях этих переменных является мерой, характеризующей задержку сегментов в сети. Величина, на которую надо всякий раз осуществлять приращение значения этих переменных, является длиной поля данных в сегменте. Заметим, что поскольку соединения находятся в состоянии ESTABLISHED, все сегменты, в дополнение к собственно данным, должны нести некую информацию о подтверждении ранее отправленных сегментов.
Запрос пользователя о закрытии соединения (CLOSE) подразумевает использование функции проталкивания, что осуществляется с помощью контрольного флага FIN приходящем сегменте.
Передача срочной информации
Механизм срочной передачи протокола TCP предназначен для того, чтобы клиент, отправляющий данные, мог побудить получателя принять некую срочную информацию, а также позволить программе TCP, принимающей данные, информировать своего клиента, когда вся имеющаяся на настоящий момент информация будет получена.
Данный механизм позволяет помечать некую точку в потоке данных как конец блока срочной информации. Когда в программе TCP, принимающей данные, данная точка окажется впереди индикатора номера в очереди получения (RCV.NXT), эта программа TCP должна дать команду своему клиенту перейти в "срочный режим". Когда номер в очереди получения догонит срочный указатель в потоке данных, программа TCP должна дать команду клиенту прийти в "нормальный режим". Если срочный указатель сменит свое положение, когда клиент находится в "срочном режиме", последний не узнает об этом.
Данный метод использует поле флага срочности, который присутствует во всех передаваемых сегментах. Единица в поле контрольного флага URG означает, что задействовано поле срочности . Чтобы получить указатель этого поля в потоке данных, необходимо дополнить его номером рассматриваемого сегмента в очереди. Отсутствие флага URG означает отсутствие у отправителя не посланных срочных данных.
При указании срочности клиент должен также послать по крайней мере один октет данных. Если клиент, помещающий данные, дополнительно закажет функцию проталкивания, то передача срочной информации ждущему ее процессу многократно ускорится.
Период молчания
Чтобы быть уверенным в том, что программа TCP не создает сегмента, несущего номер очереди, который уже используется старым сегментом, все еще "ходящим" по сети, программа TCP должна сохранять молчание по крайней мере в течении времени жизни сегмента (MSL) до тех пор, пока она не назначит какие-либо номера очереди при запуске или восстановлении после сбоя, когда записи в памяти для прежних номеров из очереди были потеряны. В данной спецификации MSL берется равным 2 минуты.
Это значение выбрано разработчиками и может быть изменено, если практика покажет необходимость в этом. Заметим, что если программа протокола в некотором смысле повторно инициализируется, но при этом в памяти остались применявшиеся ранее номера очереди, то в ожидании нужды нет; следует лишь убедиться в том, что новые рабочие номера очередей больше, чем применявшиеся ранее.
Получение
RCV.NXT
RCV.WND
RCV.UP
IRS
- получить следующий сегмент
- получить окно
- получить срочный указатель
- первоначальный номер очереди получения
Нижеприведенные диаграммы могут помочь связать некоторые из этих переменных с местом в очереди
Очередь отправления
старые номера очереди, которые получили подтверждение
номера очереди для данных, не получивших подтверждения
номера очереди, допущенные к новой передаче
следующие номера очереди, чья передача еще не разрешена
Рис. 1 Очередь отправления
Окно отправления - это участок очереди, отмеченный меткой 3 на рисунке 1.
Очередь получения
старые номера очереди, которые получили подтверждение
номера очереди, допущенные к очередному этапу получения
следующие номера очереди, еще не получившие разрешения
Рис.2 Очередь получения
Окно получения - это участок очереди, отмеченный меткой 2 на рисунке 2.
В обсуждении также часто используются некоторые переменные, берущие свое значение из полей очередного сегмента.
Переменные для очередного сегмента
SEG.SEQ
SEG.ACK
SEG.LEN
SEG.WND
SEG.UP
SEG.PRC
номер очереди для сегмента
номер подтверждения для сегмента
длина сегмента
окно для сегмента
срочный указатель для сегмента
приоритет для сегмента
Соединение во время функционирования проходит через серии промежуточных состояний. Это состояния LISTEN, SYN-SENT, SYN-RECEIVED, ESTABLISHED, FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, CLOSE-WAIT, CLOSING, LAST-ACK, TIME-WAIT, а также фиктивное состояние CLOSED. Состояние CLOSED является фиктивным, поскольку оно представляет состояние, когда не существует блока TCP, а потому и нет соединения. Краткое описание состояний:
LISTEN
SYN-SENT
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSE-WAIT
CLOSING
LAST-ACK
TIME-WAIT
CLOSED
Ожидание запроса на соединение со стороны чужих портов и программ TCP
Ожидание парного запроса на установление соединения. С нашей стороны запрос уже сделан.
Ожидание подтверждения после того, как запрос соединения уже принят и отправлен.
Состояние открытого соединения, принимаемые данные можно представить пользователю. Это нормальное состояние соединения в фазе передачи данных.
Ожидание запроса от чужой программы TCP, или подтверждения ранее отправленного запроса на закрытие соединения.
Ожидание запроса на закрытие соединения со стороны чужой программы TCP.
Ожидание запроса на закрытие соединения со стороны своего клиента.
Ожидание подтверждения со стороны чужой программы TCP запроса о закрытии соединения.
Ожидание запроса на закрытие соединения, ранее отправленного чужой программе TCP (запрос включал также подтверждение получения чужого запроса на закрытие соединения).
Ожидание когда истечет достаточное количество времени и можно быть уверенным, что чужая программа TCP получила подтверждение своего запроса на закрытие соединения.
Состояние полного отсутствия соединения.
<
/p>
Соединение TCP переходит с одного состояния на другое в ответ на события. Событие - это запросы клиента (открытие, посылка, получение, закрытие, отказ, получение состояния соединения), приход сегментов, и особенно тех, которые содержат флаги SYN, ACK, RST и FIN, а также истечение выделенного времени.
Диаграмма состояний на рисунке иллюстрирует лишь смену состояний, а также вызвавшие это события, производимые действия, но не адреса, условия ошибок, не действия, не связанные прямо с изменением состояния.
Более подробные сведения о действиях программы протокола TCP в ответ на события приведены в последней главе.
Замечание. Данная диаграмма является лишь сводной, но не должна восприниматься как полная спецификация.
Выделение очень малого окна приводит к передаче данных очень маленькими сегментами, тогда как лучший режим осуществляется при использовании сегментов большего размера.
Чтобы избежать применения малых окон, получателю данных предлагается откладывать изменение окна до тех пор, пока свободное место не составит X процентов от максимально возможного в памяти для этого соединения (где X может быть от 20 до 40).
Другой совет, чтобы не посылать малые сегменты, состоит в том, чтобы отправитель не спешил с посылкой данных, пока окно не станет достаточно большим. Но если клиент дает команду на использование функции проталкивания, то данные следует немедленно отправлять, даже если это будет осуществляться малым сегментом.
Заметим, что во избежание ненужных повторных пересылок не нужно медлить с посылкой подтверждений. Стратегия может заключаться в посылке подтверждения при получении сегмента малого размера (без обновления информации об окне), затем посылается другое подтверждение с новой информацией об окне, если последнее расширяется.
Сегмент, посылаемый для проверки нулевого окна, может инициировать разбивку передаваемых данных на все более и более мелкие сегменты. Если сегмент, содержащий единичный октет данных и отправленный для проверки нулевого окна, получен, то он займет один октет в имеющемся в данный момент окне. Если же программа TCP просто посылает столько данных, сколько может, всякий раз, когда окно ненулевое, то передаваемые данные будут разбиваться на большие и малые сегменты. По истечении некоторого времени случающиеся паузы в выделении окна получателем данные приведут к разбивке больших сегментов на многочисленные и уже не столь большие пары. Итак, по прошествии некоторого времени передача данных будет осуществляться преимущественно малыми сегментами.
Предложение состоит в том, чтобы реализации протокола TCP активно пытались объединить малые окна в более крупные, поскольку механизмы управления окном стремятся ввести много малых окон в простейших реализациях протокола.
Принцип устойчивости
Все реализации протокола TCP будут следовать общему принципу устойчивости: быть консервативным в своих действиях и предоставлять свободу для других. <
Приоритет и безопасность
Протокол TCP использует тип сервиса и опцию безопасности протокола Internet с тем, чтобы пользователям протокола TCP обеспечить приоритет и безопасность на каждом соединении. Не все модули протокола TCP обязательно будут действовать в многоуровневой системе обеспечения безопасности. Некоторые модули ограничиваются только обычными, неспецифическими соединениями, другие ограничиваются лишь первым уровнем безопасности и закрытости. Следовательно, некоторые реализации протокола TCP и услуг для пользователей могут использовать лишь часть многоуровневой системы безопасности.
Модули TCP, действующие в многоуровневой системе безопасности, должны адекватным образом выставлять в отсылаемых сегментах флаги безопасности и приоритета. Такие модули TCP должны также позволять своим клиентам или вышестоящим протоколам, таким как Telnet и THP, указывать требуемый уровень безопасности, закрытости и приоритета для устанавливаемых соединений.
Программное обеспечение хост-компьютера
Предполагается, что программа протокола TCP является модулем операционной системы. Клиенты обращаются к протоколу TCP в значительной степени так же, как если бы они обращались к файловой системе. Сам протокол TCP может обращаться к другим функциям операционной системы, к примеру, для управления структурами данных. Предполагается, что собственно интерфейс с локальной сетью осуществляется драйвером устройства. Протокол TCP не обращается непосредственно к драйверам сетевых устройств, а вместо этого делает вызов для модуля Internet протокола, который в свою очередь и обращается к драйверу устройства.
Механизм протокола TCP не исключает его реализации на входном процессоре. Однако, при такой реализации протокол общения между входными процессорами должен обеспечивать средства для поддержки описанного в этом документе интерфейса между пользователем и протоколом TCP.
Протокол ТСР
Протокол TCP предоставляет транспортные услуги, отличающиеся от услуг UDP. Вместо ненадежной доставки датаграмм без установления соединений, он обеспечивает гарантированную доставку с установлением соединений в виде байтовых потоков.
Протокол TCP используется в тех случаях, когда требуется надежная доставка сообщений. Он освобождает прикладные процессы от необходимости использовать таймауты и повторные передачи для обеспечения надежности. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) и TELNET. Кроме того, TCP используют система X-Window, rcp (remote copy - удаленное копирование) и другие "r-команды". Большие возможности TCP даются не бесплатно. Реализация TCP требует большой производительности процессора и большой пропускной способности сети. Внутренняя структура модуля TCP гораздо сложнее структуры модуля UDP.
Прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты. Для отдельных приложений выделяются общеизвестные номера портов. Например, сервер TELNET использует порт номер 23. Клиент TELNET может получать услуги от сервера, если установит соединение с TCP-портом 23 на его машине.
Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то модуль TCP на машине клиента и модуль TCP на машине сервера начинают общаться. Эти два оконечных модуля TCP поддерживают информацию о состоянии соединения, называемого виртуальным каналом. Этот виртуальный канал потребляет ресурсы обоих оконечных модулей TCP. Канал является дуплексным; данные могут одновременно передаваться в обоих направлениях. Один прикладной процесс пишет данные в TCP-порт, они проходят по сети, и другой приклад ной процесс читает их из своего TCP-порта.
Протокол TCP разбивает поток байт на пакеты; он не сохраняет границ между записями. Например, если один прикладной процесс делает 5 записей в TCP-порт, то прикладной процесс на другом конце виртуального канала может выполнить 10 чтений для того, чтобы получить все данные. Но этот же процесс может получить все данные сразу, сделав только одну операцию чтения. Не существует зависимости между числом и размером записываемых сообщений с одной стороны и числом и размером считываемых сообщений с другой стороны.
Протокол TCP требует, чтобы все отправленные данные были подтверждены принявшей их стороной. Он использует таймауты и повторные передачи для обеспечения надежной доставки. Отправителю разрешается передавать некоторое количество данных, не дожидаясь подтверждения приема ранее отправленных данных. Таким образом, между отправленными и подтвержденными данными существует окно уже отправленных, но еще неподтвержденных данных. Количество байт, которые можно передавать без подтверждения, называется размером окна. Как правило, размер окна устанавливается в стартовых файлах сетевого программного обеспечения. Так как TCP-канал является дуплексным, то подтверждения для данных, идущих в одном направлении, могут передаваться вместе с данными, идущими в противоположном направлении. Приемники на обеих сторонах виртуального канала выполняют управление потоком передаваемых данных для того, чтобы не допускать переполнения буферов. <
Протокол UDP
Протокол UDP намного проще, чем ТСР; он полезен в ситуациях, когда мощные механизмы обеспечения надежности протокола ТСР не обязательны. Заголовок UDP имеет всего четыре поля: поле порта источника (source port), поле порта пункта назначения (destination port), поле длины (length) и поле контрольной суммы UDP (checksum UDP). Поля порта источника и порта назначения выполняют те же функции, что и в заголовке ТСР. Поле длины обозначает длину заголовка UDP и данных; поле контрольной суммы обеспечивает проверку целостности пакета. Контрольная сумма UDP является факультативной возможностью.
Главным применением протокола UDP являются системы Internet Name Server, и Trivial File Transfer, SNMP.
Протокол управления передачей RTCP
Протокол управления передачей RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) работает с несколькими адресатами для обеспечения обратной связи с отправителями данных RTP и другими участниками сеанса. RTCP использует тот же самый базовый транспортный протокол, что и RTP (обычно, UDP), но другой номер порта. Каждый участник сеанса периодически посылает RTCP-пакет всем остальным участникам сеанса.
RTCP выполняет следующие функции:
обеспечение качества услуг и обратной связи в случае перегрузки;
идентификация отправителя;
оценка размеров сеанса и масштабирование.
Многоадресность RTCP-пакетов дает возможность участникам группы оценить качество приема и сообщить о своих проблемах (например, утере пакетов, избыточной неравномерности передачи). Обратная связь с получателями важна также для диагностики ошибок при распространении пакетов.
RTCP-пакеты содержат стандартное текстовое описание отправителя, обеспечивающее его идентификацию. Кроме того, они помогают пользователю идентифицировать потоки, относящиеся к различным сеансам. Например, они дают возможность определить, что одновременно открыты отдельные сеансы для передачи аудио- и видеоинформации.
Оценка размера сеанса и масштабирование осуществляются управлением частотой передачи RTCP-пакетов. При небольшом числе участников один RTCP-пакет посылается максимум каждые 5 секунд. Цель состоит в том, чтобы трафик RTCP не превышал 5% от общего трафика сеанса.
Работа с соединениями
Механизмы управления потоком и обеспечения достоверности, описанные выше, требуют, чтобы программы протокола TCP инициализировали и поддерживали определенную информацию о состоянии каждого потока данных. Набор такой информации, включающий сокеты, номера очереди, размеры окон, называется соединением. Каждое соединение уникальным образом идентифицируется парой сокетов на двух концах.
Если два процесса желают обмениваться информацией, соответствующие программы протокола TCP должны сперва установить соединение (на каждой стороне инициализировать информацию о статусе). По завершении обмена информацией соединение должно быть расторгнуто или закрыто, чтобы освободить ресурсы для предоставления другим пользователям.
Поскольку соединения должны устанавливаться между ненадежными хост-компьютерами и через ненадежную коммуникационную систему Internet, то во избежание ошибочной инициализации соединений используется механизм подтверждения связи с хронометрированными номерами очереди.
Разделение каналов
Чтобы позволить на отдельно взятом компьютере многим процессам одновременно использовать коммуникационные возможности уровня TCP, протокол TCP предоставляет на каждом хост-компьютере набор адресов или портов. Вместе с адресами сетей и хост-компьютеров на коммуникационном уровне Internet они образуют сокет (socket - разъем).
Каждое соединение уникальным образом идентифицируется парой сокетов. Таким образом, любой сокет может одновременно использоваться во многих соединениях.
Соотнесение портов и процессов осуществляется каждым хост- компьютером самостоятельно. Однако оказывается полезным связывать часто используемые процессы (такие как "logger" или сервис с разделением времени) с фиксированными документированными сокетами.
Этот сервис можно впоследствии использовать через известные адреса. Установка и настройка адресов портов для других процессов может включать более динамичные механизмы.
Словарь (TCP)
1822
BBN Report 1822, "The Specification of the Interconnection of a Host and an IMP". Спецификация интерфейса между хост-компьютером и сетью ARPANET.
ACK
Контрольный бит (подтверждения), не занимающий какого-либо места в очереди. Бит информирует о том, что поле подтверждения в данном сегменте определяет номер очереди, который хочет получить программа протокола TCP, пославшая данный сегмент. Это означает подтверждение факта получения всех предшествующих сегментов в очереди.
ARPANET сообщение
Единица посылки между хост-компьютером и IMP в сети ARPANET. Максимальный размер такой единицы около 1012 октетов (8096 бит).
ARPANET пакет
Единица посылки между разными IMP внутри сети ARPANET. Максимальный размер такой единицы около 126 октетов (1008 бит).
Соединение
Логический путь для коммуникаций, определяемый парой сокетов.
Датаграмма
Сообщение, посылаемое через компьютерную коммуникационную систему с коммуникацией пакетов.
Адрес получателя
Адрес получателя это обычно идентификаторы сети и хост-компьютера
FIN
Контрольный бит (конечный), занимающий одно место в очереди и указывающий на то, что программа протокола TCP не будет более посылать данные или какие-либо команды, под которые следует в очереди отводить место.
Фрагмент
Часть логической единицы данных. В частности фрагмент Internet являются частью Internet датаграммы.
FTP
Протокол передачи файлов
Заголовок
Контрольная информация в начале сообщения, сегмента, фрагмента, пакета или блока данных
хост-компьютер
Просто компьютер. В частности, он является отправителем и получателем сообщений с точки зрения коммуникационной сети.
Идентификация
Поле Internet протокола. Значение этого поля назначает отправитель для идентификации с тем, чтобы осуществлять сборку фрагментов датаграммы.
IMP
Процессор интерфейсных сообщений, переключатель пакетов в сети APRANET.
Internet адрес
Адрес отправителя или получателя на уровне хоста
Internet датаграмма
Блок данных, передаваемый между модулем протокола Internet и программой вышестоящего протокола, снабженное Internet заголовком.
Internet фрагменты
Часть данных из Internet датаграммы, которая обзавелась собственным Internet заголовком.
IP
протокол Internet
IRS
Первоначальный номер в очереди получения. Первый номер очереди, который использует программа протокола TCP при посылке данных через соединение.
ISN
Первоначальный номер очереди. Первый номер, используемый соединением (либо ISS либо IRS). Определяется процедурой выбора, использующей таймер.
ISS
Первоначальный номер в очереди посылки. Первый номер очереди, используемый программой протокола TCP при посылке данных через соединение.
leader
Некая контрольная информация в начале сообщения или блока данных. В частности, в сети ARPANET контрольная информация о ARPANET сообщении записана в формате хост-IMP интерфейса.
Остающаяся очередь
Это следующий номер в очереди, который должен быть подтвержден программой TCP, получающей данные (или иначе наименьший номер в очереди, еще не получивший в данный момент своего подтверждения). Иногда на него ссылаются как на левый край окна посылки.
Местный пакет
Блок данных, передаваемый в местной сети
Модуль
Реализация, обычно программа, какого-либо протокола или иной процедуры.
MSL
Максимальное время жизни сегмента. Время, в течении которого TCP сегмент может существовать в системе объединенных сетей. Примерно оценивается в 2 минуты.
Октет
Байт, состоящий из восьми битов
Опции
Поле опций может содержать несколько опций, каждая опция может иметь длину в несколько октетов. В основном, опции используются для тестирования различных ситуаций. Например, опции могут нести временной штамп. Поля с опциями могут иметь оба протокола Internet и TCP.
Пакет
Пакет данных, имеющий заголовок, который в свою очередь может быть логически завершенным, а может и не быть. Чаще это означает физическую упаковку данных, нежели логическую.
Порт
Часть сокета, указывающая логический канал ввода или вывода для процесса, имеющего дело с данными.
Процесс
Некая использующаяся программа. Отправитель или получатель данных с точки зрения протокола TCP или иных фрагментов уровня хост-хост.
PUSH
Контрольный бит, который не требует места в очереди и указывает на то, что данный сегмент содержит данные, которые следует "протолкнуть" к клиенту-адресату.
RCV.NXT
Следующий номер в очереди получения
RCV.UP
Срочный указатель для получения
RCV.WND
Окно получения
Следующий номер в очереди получения
Это следующий номер в очереди, который хочет получить местная программа протокола TCP
Окно получения
Это понятие характеризует номера в очереди, которые должна по лучить местная программа протокола TCP. Таким образом, местная программа TCP считает, что сегменты, попадающие в диапазон от RCV.NXT до RCV.NXT+RCV.WND-1, несут данные и команды управления, которые следует принимать во внимание. Сегменты, чьи номера в очереди ни коим образом не попадают в этот диапазон, воспринимаются как дубликаты и ликвидируются.
RST
Контрольный бит (бит перезагрузки), который не занимает места в очереди и указывает, что получатель этого бита должен ликвидировать соединение без каких-либо дополнительных действий. Получатель может, основываясь на анализе номера очереди и поля подтверждения в сегменте, принесшем данный сегмент, решить, следует ли выполнять операцию перезагрузки или же следует проигнорировать эту команду. Ни в коем случае получатель сегмента с битом RST не должен давать в ответ ту же команду RST.
RTP
Протокол реального времени. Протокол для передачи критической информации между хост-компьютерами.
SEG.ACK
Подтверждение сегмента
SEG.LEN
Длина сегмента
SEG.PRC
Значение приоритета в сегменте
SEG.SEQ
Номер очереди для сегмента
SEG.UP
Поле срочного указателя для сегмента
SEG.WND
Поле окна в сегменте
Сегмент
Логический блок данных. В частности, сегмент TCP является блоком данных, который передается между парой TCP модулей.
Подтверждение сегмента
Номер для очереди в поле подтверждения в пришедшем сегменте
Длина сегмента
Место в очереди, которое занимают данные этого сегмента (с учетом также всех команд, под которые тоже отводится место в очереди).
Номер сегмента в очереди
Значение в поле номера у пришедшего сегмента
Номер в очереди отправления
Следующий номер очереди для местной программы протокола TCP, отправляющей данные и использующей эти номера для управления соединением. Первоначальный номер очереди (ISN) выбирается процедурой инициализации, а затем увеличивается на единицу с передачей по сети каждого октета данных или некоторой команды.
Окно посылки
Окно представляет собой набор номеров из очереди, которые желает получить чужая программа протокола TCP. Информация о границах этого окна берется из сегментов, пришедших от чужой программы TCP, получающей данные. Программе протокола TCP дозволяется посылать данные с номерами от SND.NXT до SND.UNA+SND.WND-1 (конечно, это подразумевает повторную посылку тех данных, чьи номера лежат между SND.UNA и SND.NXT).
SND.NXT
Очередь на посылку
SND.UNA
Очередь еще не посланных данных
SND.UP
Срочный указатель в очереди на посылку
SND.WL1
Номер очереди сегмента в последнем обновленном окне
SND.WL2
Номер подтверждения сегмента в последнем обновленном окне
SND.WND
Окно посылки
Сокет
Адрес, который особым образом включает в себя идентификатор порта. А именно, он включает связь Internet адреса с TCP портом
Адрес отправителя
Адрес отправления, обычно состоящий из идентификаторов сети и хост-компьютера.
SYN
Контрольный бит в приходящем сегменте, который занимает одно место в очереди и используется для инициализации соединения, для указания, где начинается отсчет номеров очереди.
TCB
Контрольный блок для передачи, некая структура данных, где записан статус соединения.
TCB.PRC
Приоритет данного соединения
TCP
Протокол управления пересылкой, протокол для надежной передачи информации между хост-компьютерами в системе объединенных сетей.
TOS
Тип сервиса, поле заголовка в Internet протоколе
Тип сервиса
Поле заголовка в Internet протоколе, которое определяет тип сервиса для данного фрагмента в стандарте Internet.
URG
Контрольный бит (бит срочности), который не требует места в очереди. Этот бит требует, чтобы клиенту был послан приказ использовать ускоренную обработку до тех пор, пока имеются данные, чьи номера в очереди меньше, чем указано в срочном указателе.
Срочный указатель
Срочный указатель имеет значение лишь если установлен бит URG. В поле срочного указателя определяется значение, которое указывает на некий октет данных,. Последний был связан с запросом клиента на срочную пересылку <
Спецификация для функций протокола
Формат заголовка
Терминология
Номера последовательности
Установка соединения
Закрытие соединения
Приоритет и безопасность
Коммутация данных
Интерфейсы
Обработка событий
Ссылки (TCP)
[1]
Cerf, V., and R. Kahn, "A Protocol for Packet Network Intercommunication", IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-22, No. 5, pp 637-648, May 1974.
[2]
Postel, J, (ed.) "Internet Protocol DARPA Internet Program Protocol Specification", RFC 791, USC/Information Sciences Institute, September 1981.
[3]
Dalal, Y. and C.Sunshine, "Connection Management in Transport Protocols", Computer Networks, Vol. 2, No. 6, pp. 454-473, December 1978.
[4]
Posterl, J, "Assigned Numbers", RFC 790, USC/Information Sciences Institute, September 1981.
Байты
Разряды
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
0
Порт источника
Порт получателя
4
Длина протокольного блока
Проверочная сумма
8 . .
Данные
Номера портов источника и получателя определяют прикладной процесс, инициировавший данное соединение. Закрепление номеров портов осуществляется в соответствии с Рекомендацией RFC-1700. Список основных портов приведен здесь.
Связь с другими протоколами
Нижеприведенная диаграмма иллюстрирует место протокола TCP в иерархии протоколов
Рис.2 Взаимосвязь протоколов
Предполагается, что протокол TCP будет в состоянии эффективно поддерживать протоколы более высокого уровня. Протокол TCP должен легко взаимодействовать с такими протоколами более высокого уровня, как ARPANET Telnet или AUDIN II THP to the TCP.
TCP команды клиента
В следующих параграфах функционально характеризуется интерфейс клиент/протокол TCP. Нотация вызова подобна нотации большинства процедур или нотации вызова функции в языках высокого уровня, однако это не означает неправомерность вызовов на обслуживание в виде ловушек (trap) (например SVC, UUO, EMT).
Описанные ниже команды клиента определяют основные операции, которые должна выполнять программа протокола TCP для поддержки коммуникаций между процессами. Отдельные реализации протокола должны определять свой собственный конкретный формат и могут обеспечить комбинации или наборы базовых функций для одиночных вызовов. В частности, некоторые реализации могут автоматически открывать соединение (OPEN), как только по нему клиент дает первую команду посылки (SEND) или получения (RECEIVE).
Для того, чтобы поддерживать интерфейс между процессами, про грамма TCP должна не только принимать команды, но и возвращать некую информацию обслуживаемым процессам. Эта информация состоит из:
a)
общей информации о соединении (т.е. прерываний, закрытия соединения партнером, управление связью с не предопределенным чужим сокетом).
b)
ответа на конкретные команды клиента, указывающего на успешность действий или различные типы ошибок.
TCP_NZN_PRT
Назначение номеров портов протоколов TCP и UDP
Все значения параметров протоколов используемых в сети Internet определяются оранизацией
IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Полный список параметров регулярно издается в
рекомендациях серии RFC. Указанные ниже данные базируются на рекомендации RFC1700.
Порты в протоколах TCP и UDP используются для создания логических соединений, через
которые осуществляется обмен данными. Определенная область номеров портов жестко
закрепляется для идентификации определенных служб, обеспечивая тем самым их
узнаваемость. Данные номера иногда называют - «Узнаваемые порты» ("well-known port").
Диапазон номеров «узнаваемых портов» в настоящее время расширен до 0 – 1024.
Ниже приводится список данных значений.
Keyword Decimal Description References
------- ------- ----------- ----------
0/tcp Reserved
0/udp Reserved
# Jon Postel
tcpmux 1/tcp TCP Port Service Multiplexer
tcpmux 1/udp TCP Port Service Multiplexer
# Mark Lottor
compressnet 2/tcp Management Utility
compressnet 2/udp Management Utility
compressnet 3/tcp Compression Process
compressnet 3/udp Compression Process
# Bernie Volz
# 4/tcp Unassigned
# 4/udp Unassigned
rje 5/tcp Remote Job Entry
rje 5/udp Remote Job Entry
# Jon Postel
# 6/tcp Unassigned
# 6/udp Unassigned
echo 7/tcp Echo
echo 7/udp Echo
# Jon Postel
# 8/tcp Unassigned
# 8/udp Unassigned
discard 9/tcp Discard
discard 9/udp Discard
# Jon Postel
# 10/tcp Unassigned
# 10/udp Unassigned
systat 11/tcp Active Users
systat 11/udp Active Users
# Jon Postel
# 12/tcp Unassigned
# 12/udp Unassigned
daytime 13/tcp Daytime
daytime 13/udp Daytime
# Jon Postel
# 14/tcp Unassigned
# 14/udp Unassigned
# 15/tcp Unassigned [was netstat]
# 15/udp Unassigned
# 16/tcp Unassigned
# 16/udp Unassigned
qotd 17/tcp Quote of the Day
qotd 17/udp Quote of the Day
# Jon Postel
msp 18/tcp Message Send Protocol
msp 18/udp Message Send Protocol
# Rina Nethaniel <---none--->
chargen 19/tcp Character Generator
chargen 19/udp Character Generator
ftp-data 20/tcp File Transfer [Default Data]
ftp-data 20/udp File Transfer [Default Data]
ftp 21/tcp File Transfer [Control]
ftp 21/udp File Transfer [Control]
# Jon Postel
# 22/tcp Unassigned
# 22/udp Unassigned
telnet 23/tcp Telnet
telnet 23/udp Telnet
# Jon Postel
24/ tcp any private mail system
24/udp any private mail system
# Rick Adam
smtp 25/tcp Simple Mail Transfer
smtp 25/udp Simple Mail Transfer
# Jon Postel
# 26/tcp Unassigned
# 26/udp Unassigned
nsw-fe 27/tcp NSW User System FE
nsw-fe 27/udp NSW User System FE
# Robert Thomas
# 28/tcp Unassigned
# 28/udp Unassigned
msg-icp 29/tcp MSG ICP
msg-icp 29/udp MSG ICP
# Robert Thomas
# 30/tcp Unassigned
# 30/udp Unassigned
msg-auth 31/tcp MSG Authentication
msg-auth 31/udp MSG Authentication
# Robert Thomas
# 32/tcp Unassigned
# 32/udp Unassigned
dsp 33/tcp Display Support Protocol
dsp 33/udp Display Support Protocol
# Ed Cain
# 34/tcp Unassigned
# 34/udp Unassigned
35/tcp any private printer server
35/udp any private printer server
# Jon Postel
# 36/tcp Unassigned
# 36/udp Unassigned
time 37/tcp Time
time 37/udp Time
# Jon Postel
rap 38/tcp Route Access Protocol
rap 38/udp Route Access Protocol
# Robert Ullmann
rlp 39/tcp Resource Location Protocol
rlp 39/udp Resource Location Protocol
# Mike Accetta
# 40/tcp Unassigned
# 40/udp Unassigned
graphics 41/tcp Graphics
graphics 41/udp Graphics
nameserver 42/tcp Host Name Server
nameserver 42/udp Host Name Server
nicname 43/tcp Who Is
nicname 43/udp Who Is
mpm-flags 44/tcp MPM FLAGS Protocol
mpm-flags 44/udp MPM FLAGS Protocol
mpm 45/tcp Message Processing Module [recv]
mpm 45/udp Message Processing Module [recv]
mpm-snd 46/tcp MPM [default send]
mpm-snd 46/udp MPM [default send]
# Jon Postel
ni-ftp 47/tcp NI FTP
ni-ftp 47/udp NI FTP
# Steve Kille
auditd 48/tcp Digital Audit Daemon
auditd 48/udp Digital Audit Daemon
# Larry Scott
login 49/tcp Login Host Protocol
login 49/udp Login Host Protocol
# Pieter Ditmars
re-mail-ck 50/ tcp Remote Mail Checking Protocol
re-mail-ck 50/udp Remote Mail Checking Protocol
# Steve Dorner
la-maint 51/tcp IMP Logical Address Maintenance
la-maint 51/udp IMP Logical Address Maintenance
# Andy Malis
xns-time 52/tcp XNS Time Protocol
xns-time 52/udp XNS Time Protocol
# Susie Armstrong
domain 53/tcp Domain Name Server
domain 53/udp Domain Name Server
# Paul Mockapetris
xns-ch 54/tcp XNS Clearinghouse
xns-ch 54/udp XNS Clearinghouse
# Susie Armstrong
isi-gl 55/tcp ISI Graphics Language
isi-gl 55/udp ISI Graphics Language
xns-auth 56/tcp XNS Authentication
xns-auth 56/udp XNS Authentication
# Susie Armstrong
57/tcp any private terminal access
57/udp any private terminal access
# Jon Postel
xns-mail 58/tcp XNS Mail
xns-mail 58/udp XNS Mail
# Susie Armstrong
59/tcp any private file service
59/udp any private file service
# Jon Postel
60/tcp Unassigned
60/udp Unassigned
ni-mail 61/tcp NI MAIL
ni-mail 61/udp NI MAIL
# Steve Kille
acas 62/tcp ACA Services
acas 62/udp ACA Services
# E. Wald
# 63/tcp Unassigned
# 63/udp Unassigned
covia 64/tcp Communications Integrator (CI)
covia 64/udp Communications Integrator (CI)
# "Tundra" Tim Daneliuk
#
tacacs-ds 65/tcp TACACS-Database Service
tacacs-ds 65/udp TACACS-Database Service
# Kathy Huber
sql*net 66/tcp Oracle SQL*NET
sql*net 66/udp Oracle SQL*NET
# Jack Haverty
bootps 67/tcp Bootstrap Protocol Server
bootps 67/udp Bootstrap Protocol Server
bootpc 68/tcp Bootstrap Protocol Client
bootpc 68/udp Bootstrap Protocol Client
# Bill Croft
tftp 69/tcp Trivial File Transfer
tftp 69/udp Trivial File Transfer
# David Clark
gopher 70/tcp Gopher
gopher 70/udp Gopher
# Mark McCahill
netrjs-1 71/tcp Remote Job Service
netrjs-1 71/udp Remote Job Service
netrjs-2 72/tcp Remote Job Service
netrjs-2 72/udp Remote Job Service
netrjs-3 73/tcp Remote Job Service
netrjs-3 73/udp Remote Job Service
netrjs-4 74/tcp Remote Job Service
netrjs-4 74/udp Remote Job Service
# Bob Braden
75/ tcp any private dial out service
75/udp any private dial out service
# Jon Postel
deos 76/tcp Distributed External Object Store
deos 76/udp Distributed External Object Store
# Robert Ullmann
77/tcp any private RJE service
77/udp any private RJE service
# Jon Postel
vettcp 78/tcp vettcp
vettcp 78/udp vettcp
# Christopher Leong
finger 79/tcp Finger
finger 79/udp Finger
# David Zimmerman
www-http 80/tcp World Wide Web HTTP
www-http 80/udp World Wide Web HTTP
# Tim Berners-Lee
hosts2-ns 81/tcp HOSTS2 Name Server
hosts2-ns 81/udp HOSTS2 Name Server
# Earl Killian
xfer 82/tcp XFER Utility
xfer 82/udp XFER Utility
# Thomas M. Smith
mit-ml-dev 83/tcp MIT ML Device
mit-ml-dev 83/udp MIT ML Device
# David Reed <--none--->
ctf 84/tcp Common Trace Facility
ctf 84/udp Common Trace Facility
# Hugh Thomas
mit-ml-dev 85/tcp MIT ML Device
mit-ml-dev 85/udp MIT ML Device
# David Reed <--none--->
mfcobol 86/tcp Micro Focus Cobol
mfcobol 86/udp Micro Focus Cobol
# Simon Edwards <--none--->
87/tcp any private terminal link
87/udp any private terminal link
# Jon Postel
kerberos 88/tcp Kerberos
kerberos 88/udp Kerberos
# B. Clifford Neuman
su-mit-tg 89/tcp SU/MIT Telnet Gateway
su-mit-tg 89/udp SU/MIT Telnet Gateway
# Mark Crispin
dnsix 90/tcp DNSIX Securit Attribute Token Map
dnsix 90/udp DNSIX Securit Attribute Token Map
# Charles Watt
mit-dov 91/tcp MIT Dover Spooler
mit-dov 91/udp MIT Dover Spooler
# Eliot Moss
npp 92/tcp Network Printing Protocol
npp 92/udp Network Printing Protocol
# Louis Mamakos
dcp 93/tcp Device Control Protocol
dcp 93/udp Device Control Protocol
# Daniel Tappan
objcall 94/tcp Tivoli Object Dispatcher
objcall 94/udp Tivoli Object Dispatcher
# Tom Bereiter <--none--->
supdup 95/tcp SUPDUP
supdup 95/udp SUPDUP
# Mark Crispin
dixie 96/tcp DIXIE Protocol Specification
dixie 96/udp DIXIE Protocol Specification
# Tim Howes
swift-rvf 97/ tcp Swift Remote Vitural File Protocol
swift-rvf 97/udp Swift Remote Vitural File Protocol
# Maurice R. Turcotte
#
tacnews 98/tcp TAC News
tacnews 98/udp TAC News
# Jon Postel
metagram 99/tcp Metagram Relay
metagram 99/udp Metagram Relay
# Geoff Goodfellow
newacct 100/tcp [unauthorized use]
hostname 101/tcp NIC Host Name Server
hostname 101/udp NIC Host Name Server
# Jon Postel
iso-tsap 102/tcp ISO-TSAP
iso-tsap 102/udp ISO-TSAP
# Marshall Rose
gppitnp 103/tcp Genesis Point-to-Point Trans Net
gppitnp 103/udp Genesis Point-to-Point Trans Net
acr-nema 104/tcp ACR-NEMA Digital Imag. & Comm. 300
acr-nema 104/udp ACR-NEMA Digital Imag. & Comm. 300
lonewolf-lm 6146/ tcp Lone Wolf Systems License Manager
lonewolf-lm 6146/udp Lone Wolf Systems License Manager
# Dan Klein
montage-lm 6147/tcp Montage License Manager
montage-lm 6147/udp Montage License Manager
# Michael Ubell
xdsxdm 6558/udp
xdsxdm 6558/tcp
afs3-fileserver 7000/tcp file server itself
afs3-fileserver 7000/udp file server itself
afs3-callback 7001/tcp callbacks to cache managers
afs3-callback 7001/udp callbacks to cache managers
afs3-prserver 7002/tcp users & groups database
afs3-prserver 7002/udp users & groups database
afs3-vlserver 7003/tcp volume location database
afs3-vlserver 7003/udp volume location database
afs3-kaserver 7004/tcp AFS/Kerberos authentication service
afs3-kaserver 7004/udp AFS/Kerberos authentication service
afs3-volser 7005/tcp volume managment server
afs3-volser 7005/udp volume managment server
afs3-errors 7006/tcp error interpretation service
afs3-errors 7006/udp error interpretation service
afs3-bos 7007/tcp basic overseer process
afs3-bos 7007/udp basic overseer process
afs3-update 7008/tcp server-to-server updater
afs3-update 7008/udp server-to-server updater
afs3-rmtsys 7009/tcp remote cache manager service
afs3-rmtsys 7009/udp remote cache manager service
ups-onlinet 7010/tcp onlinet uninterruptable power supplies
ups-onlinet 7010/udp onlinet uninterruptable power supplies
# Brian Hammill
font-service 7100/tcp X Font Service
font-service 7100/udp X Font Service
# Stephen Gildea
fodms 7200/tcp FODMS FLIP
fodms 7200/udp FODMS FLIP
# David Anthony
man 9535/tcp
man 9535/udp
isode-dua 17007/tcp
isode-dua 17007/udp
Терминология
Прежде чем мы сможем обсудить многие детали действия TCP протокола, нам необходимо ввести подробную терминологию. Для поддержания TCP соединения необходимо иметь несколько переменных. Мы решили, что эти переменные будут помещены в соответствующую запись - блок управления передачей (Transmission Control Block - TCB). Среди переменных блока TCB имеются номера местного и чужого сокетов, флаги безопасности и приоритета для данного соединения, указатели буферов посылки и получения, указатели текущего сегмента и очереди повторной посылки. Кроме всего этого в TCB имеются несколько переменных, имеющих отношение к номерам очередей отправителя и получателя.
Управление окном
Окно, посылаемое с каждым сегментом, указывает диапазон номеров очереди, которые отправитель окна (он же получатель данных) готов принять в настоящее время. Предполагается, что такой механизм связан с наличием в данный момент места в буфере данных.
Указание окна большого размера стимулирует передачу. Но если при шло большее количество данных, чем может быть принято программой TCP, данные будут отброшены. Это приведет к излишним пересылкам информации и ненужному увеличению нагрузки на сеть и программу TCP. Указание окна малого размера может ограничить передачу данных скоростью, которая определяется временем путешествия по сети после каждого посылаемого сегмента.
Такие механизмы протокола позволяют программе TCP заявлять большое окно, но впоследствии объявлять окна намного меньшего размера и не принимать такое большое количество данных. Такое, так называемое, сокращение окна выглядит довольно обескураживающе. Принцип устойчивости диктует, чтобы программа протокола TCP не сокращала сама окно, но была бы готова к таким действиям со стороны другой программы TCP.
Программа TCP, посылающая данные, должна быть готова принять от клиента и передать по сети по крайней мере один октет новых данных, даже если окно отправления равно нулю. Программа TCP должна периодически повторно посылать данные другой программе TCP, даже если окно нулевое. В случае нулевого окна рекомендуется использовать интервал повторной посылки в две минуты. Такие повторные посылки важны для того, чтобы гарантировать, что в случае, когда одна из двух программ TCP имеет нулевое окно, открытие этого окна будет гарантированно сообщено партнеру.
Когда программа TCP, получающая данные, имеет нулевое окно, но к ней приходит сегмент, то эта программа должна послать подтверждение и указать, какой следующий номер в очереди она ожидает и какое у нее окно в настоящий момент (окно нулевое).
Программа TCP пакует предназначенные к в пересылке данные в сегменты, заполняющие текущее окно. Однако она не может перепаковать уже имеющиеся сегменты в очереди на повторную посылку. Такая перепаковка хоть и не обязательна, но может быть полезна.
В соединении, имеющем односторонний поток данных, информация об окне будет передаваться с сегментами подтверждения, а они будут все иметь одинаковый номер очереди. Поэтому не будет способа восстановить их очередность при получении. Это не является серьезной проблемой, но может случайно привести к получению информации об окне из какого-нибудь устаревшего сообщения. Во избежание такой проблемы должен осуществляться отсев и информация об окне должна браться из сегментов, имеющих самый большой номер в очереди (это сегменты, чей номер подтверждения больше или равен наибольшему из ранее полученных номеров).
Процедура управления окном оказывает значительное влияние на характеристики коммуникаций. Дальнейшие комментарии содержат пожелания разработчикам.
Управление потоком
Протокол TCP дает средства получателю управлять количеством данных, посылаемых ему отправителем. Это достигается возвратом так называемого "окна" (window) вместе с каждым подтверждением, которое указывает диапазон приемлемых номеров, следующих за номером последнего успешно принятого сегмента. Окно определяет количество октетов, которое отправитель может послать до получения дальнейших указаний.
Установка соединения и его отмена
Чтобы идентифицировать отдельные потоки данных, поддерживаемые протоколом TCP, последний определяет идентификаторы портов. Поскольку идентификаторы портов выбираются каждой программой протокола TCP независимо, то они не будут уникальны. Чтобы обеспечить уникальность адресов для каждой программы протокола TCP, мы объединяем идентифицирующий эту программу Internet адрес и идентификатор порта. В результате получаем сокет, который будет уникален во всех локальных сетях, объединенных в единое целое.
Соединение полностью определяется парой сокетов на своих концах. Локальный сокет может принимать участие во многих соединениях с различными чужими сокетами. Соединение можно использовать для передачи данных в обоих направлениях, иными словами, оно является "полностью дуплексным".
Протокол TCP волен произвольным образом связывать порты с процессами. Однако при любой реализации протокола необходимо придерживаться нескольких основополагающих концепций. Должны присутствовать общеизвестные сокеты, которые протокол TCP ассоциирует исключительно с "соответствующими им" процессами. Мы представляем себе, как будто процессы могут "владеть" портами и что процессы могут инициировать соединения только с тех портов, которыми они владеют. (С точки зрения реализации протокола "владение" ограничивается хост-компьютером, однако мы можем представить себе команду пользователя по запросу порта (Request Port) или же метод выделения группы уникальных портов данному процессу, например посредством ассоциирования старших байтов в имени порта с данным процессом).
Соединение задается командой OPEN (открыть), сделанной с локального порта и имеющей аргументом чужой сокет. В ответ на такой запрос программа протокола TCP предоставляет имя локального (короткого) со единения. По этому имени пользователь адресуется к данному соединению при последующих вызовах. О соединениях следует помнить кое-какие вещи.
Мы предполагаем, что имеется некая структура данных, называемая блоком управления передачей (Transmission Control Block -TCB), предназначенная для сохранения описанной выше информации.
Можно было бы реализовать протокол таким образом, чтобы локальное имя для соединения было бы указателем на структуру TCB последнего. Запрос OPEN указывает также, осуществляется ли соединение активным образом, или же происходит пассивное ожидание соединения извне.
Запрос на пассивное открытие соединения означает, что процесс ждет получения извне запросов на соединение, вместо того, чтобы пытаться самому установить его. Часто процесс, сделавший запрос на пассивное открытие, будет принимать запросы на соединение от любого другого процесса. В этом случае чужой сокет указывается как состоящий целиком из нулей, что означает неопределенность. Неопределенные чужие сокеты могут присутствовать лишь в командах пассивного открытия.
Сервисный процесс, желающий обслужить другие, неизвестные ему процессы, мог бы осуществить запрос на пассивное открытие с указанием неопределенного сокета. В этом случае соединение может быть установлено с любым процессом, запросившим соединения с этим локальным сокетом. Такая процедура будет полезна, если известно, что выбранный локальный сокет ассоциирован с определенным сервисом.
Общеизвестные сокеты представляют собой удобный механизм априорного привязывания адреса сокета с каким-либо стандартным сервисом. Например, процесс "сервер для программы Telnet" жестко связан с конкретным сокетом. Другие сокеты могут быть зарезервированы за передатчиком файлов, Remote Job Entry, текстовым генератором, эхо-сервером, а также Sink-процессами (последние три пункта связаны с обработкой текстов). Адрес сокета может быть зарезервирован для доступа к процедуре "просмотра", которая могла бы указывать сокет, через который можно было бы получить новообразованные услуги. Концепция общеизвестного сокета является частью TCP спецификации, однако собственно асоциирование сокетов с услугами выходит за рамки данного описания протокола (см. Документ [4]).
Процессы могут осуществлять пассивные открытия соединений и ждать, пока от других процессов придут соответствующие запросы на активное открытие, а протокол TCP проинформирует их об установлении соединения.
Два процесса, сделавшие друг другу одновременно запросы на активное открытие, получат корректное соединение. Гибкость такого подхода становится критичной при поддержке распределенных вычислений, когда компоненты системы взаимодействуют друг с другом асинхронным образом.
Когда осуществляется подбор сокетов для локального запроса пассивного открытия и чужого запроса на активное открытие, то принципиальное значение имеют два случая. В первом случае местное пассивное открытие полностью определяет чужой сокет. При этом подбор должен осуществляться очень аккуратно. Во втором случае во время местного пассивного открытия чужой сокет не указывается. Тогда в принципе может быть установлено соединение с любых чужих сокетов. Во всех остальных случаях подбор сокетов имеет частичные ограничения.
Если на один и тот же местный сокет осуществлено несколько ждущих пассивных запросов на открытие (записанных в блоки TCB), и осуществляется извне активный запрос на открытие, то чужой активный сокет будет связываться с тем блоком TCB, где было указание именно на этот запросивший соединения сокет. И только если такого блока TCB не существует, выбор партнера осуществляется среди блоков TCB с неопределенным чужим сокетом.
Процедура установки соединения использует флаг управления синхронизацией (SYN) и трижды обменивается сообщениями. Такой обмен называется трехвариантным подтверждением.
Соединение инициируется при встрече пришедшего сегмента, несущего флаг синхронизации (SYN), и ждущей его записи в блоке TCB. И сегмент и запись создаются пришедшими от пользователей запросами на открытие. Соответствие местного и чужого сокетов устанавливается при инициализации соединения. Соединение признается установленным, когда номера очередей синхронизированы в обоих направлениях между сокетами.
Отмена соединения также включает обмен сегментами, несущими на этот раз управляющий флаг FIN.
Установление соединения
"Подтверждение трех путей" - это процедура, используемая при установлении соединения. Эта процедура обычно инициируется программой протокола TCP в ответ на запрос другой программы TCP. Данная процедура также работает, если две программы TCP инициируют ее одновременно. Когда попытка инициализации осуществляется с обоих концов одновременно, каждая программа протокола TCP получает сегмент "SYN", который не несет подтверждения для уже отправленного ею "SYN". Конечно, прибытие старых дубликатов сегмента "SYN" может произвести впечатление на получателя, будто осуществляется одновременное открытие соединения. Корректное применение сегментов "перезагрузки" может предотвратить двусмысленность таких ситуаций.
Ниже приведены несколько примеров инициализации соединений. Хотя эти примеры не показывают синхронизации соединения с помощью сегментов, несущих данные, это совершенно правомерно, поскольку программа TCP, получающая сегменты, не передаст данные своему клиенту, пока не станет очевидным корректность данных (т.е. данные должны "складироваться" пользователем до тех пор, пока соединение не перейдет в состояние ESTABLISHED). Подтверждение трех путей уменьшает вероятность появления ложных соединений. Получение информации для такой проверки достигается посредством реализации обмена между памятью компьютера и циркулирующими в сети сообщениями.
Простейшая процедура подтверждения трех путей показана ниже на рисунке 7.
Рисунки следует интерпретировать следующим образом. Для удобства каждая строка пронумерована. Правые стрелки (-->) показывают отправление TCP сегмента от программы TCP A в программу TCB B, или же получение сегмента программой B из программы A. Левые стрелки (<--) показывают обратные процессы. Многоточие (...) показывает сегмент, который все еще задерживается в сети. "XXX" указывает на сегмент, который потерян или отвергнут. Комментарии появляются в скобках.
Здесь "состояния" программы протокола TCP соответствуют моменту сразу после посылки или получения сегмента (содержимое этого сегмента показано в средней колонке каждой строки).
Содержимое сегмента в приводится в сокращенной форме и представляет собой номер очереди, флаги управления и поле ACK. Остальные поля сегмента, такие как окно, длина и поле данных остаются за рамками нашего интереса.
.
TCP A
.
TCP B
1.
CLOSED
.
LISTEN
2.
SYN-SENT
-->
<SEQ=100><CTL=SYN>
-->
SYN-RECEIVED
3.
ESTABLISHED
<--
<SEQ=300><ACK=101><CTL=SYN,ACK>
<--
SYN-RECEIVED
4.
ESTABLISHED
-->
<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>
-->
ESTABLISHED
5.
ESTABLISHED
-->
<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK><DATA>
-->
ESTABLISHED
Основная процедура подтверждения трех путей для
синхронизации соединения
Рисунок 7.
На строке 2 рисунка 7 программа TCP A начинает с посылки сигнала SYN, показывая тем самым, что она будет использовать номера очереди, начиная с номера 100. На строке 3 программа TCB B посылает сигнал SYN, а также подтверждение о том, что сигнал SYN со стороны программы TCP A получен. Заметим, что поле подтверждения информирует о том, что программа TCP B в данный момент ожидает получение номера 101. Последнее также подтверждает, что сигнал SYN уже занял место в очереди под номером 100.
На строке 4 для отправленного программой TCP B в строке 3 сигнала SYN программа TCP A дает ответ с помощью пустого сегмента, содержащего сигнал ACK . В строке 5 программа TCP A передает по сети уже некую порцию данных. Заметим, что сегмент в строке 5 имеет тот же номер очереди, что был у сегмента в строке 4, поскольку сигнал ACK в очереди места не занимает (если бы это было не так, то нам следовало обзавестись подтверждением -ACK- для самого подтверждения!).
На рисунке 8 показана та же инициализация с незначительными усложнениями. Каждая программа TCP проходит по очереди состояния CLOSED, SYN-SENT, SYN-RECIEVED и наконец, ESTABLISHED.
.
TCP A
.
TCP B
1.
CLOSED
.
CLOSED
2.
SYN-SENT
-->
<SEQ=100><CTL=SYN>
...
3.
SYN-RECEIVED
<--
<SEQ=300><CTL=SYN>
<--
SYN-SENT
4.
.
...
<SEQ=100><CTL=SYN>
-->
SYN-RECEIVED
5.
SYN-RECEIVED
-->
<SEQ=100><ACK=301><CTL=SYN,ACK>
...
.
6.
ESTABLISHED
<--
<SEQ=300><ACK=101><CTL=SYN,ACK>
<--
SYN-RECEIVED
7.
.
...
<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>
-->
ESTABLISHED
<
/p>
Одновременная синхронизация соединения
Рисунок 8
Главной причиной для применения подтверждения трех путей является попытка предотвратить возникновение сбоев при получении старых дубликатов, инициирующих соединение. Для работы с подтверждением трех путей придумано специальное контрольное сообщение - перезагрузка (reset).
Если получающая сигнал программа TCP находится не в синхронизированном состоянии (т.е. в SYN-SENT, SYN-RECEIVED), то она возвращает сигнал LISTEN, показывая, что она получила приемлемый сигнал перезагрузки. Если же программа TCP находится в одном из синхронизированных состояний (ESTABLISHED, FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, CLOSE-WAIT, CLOSING, LAST-ACK, TIME-WAIT), то она ликвидирует соединение и проинформирует об этом своего клиента. Мы обсудим ниже такую ситуацию при рассмотрении "наполовину открытых" соединений.
.
TCP A
.
TCP B
1.
CLOSED
.
LISTEN
2.
SYN-SENT
-->
<SEQ=100><CTL=SYN>
...
.
3.
(дубликат)
...
<SEQ=90><CTL=SYN>
-->
SYN-RECEIVED
4.
SYN-SENT
<--
<SEQ=300><ACK=91><CTL=SYN,ACK>
<--
SYN-RECEIVED
5.
SYN-SENT
-->
<SEQ=91><CTL=RST>
-->
LISTEN
6.
.
...
<SEQ=100><CTL=SYN>
-->
SYN-RECEIVED
7.
SYN-SENT
<--
<SEQ=400><ACK=101><CTL=SYN,ACK>
<--
SYN-RECEIVED
8.
ESTABLISHED
-->
<SEQ=101><ACK=401><CTL=ACK>
-->
ESTABLISHED
Получение старого дубликата сигнала SYN
Рисунок 9
В качестве простого примера рассмотрим ситуацию с получением старых дубликатов на рисунке 9. На строке 3 старый дубликат сигнала SYN достигает программу TCP B. Последняя не может определить, что это старый дубликат, и поэтому отвечает обычным образом (строка 4).
Программа TCP A обнаруживает ошибочное значение в поле ACK и поэтому возвращает сигнал RST (перезагрузка). При этом значение поля SEQ выбирается таким образом, чтобы сделать сегмент правдоподобным. Про грамма TCP B по получении сигнала RST переходит в состояние LISTEN.
Когда на строке 6 сигнал SYN, действительный, а не устаревший, достигает программу TCP B, процесс синхронизации происходит нормально. Если же сигнал SYN на строке 6 достигает программу TCP B прежде сигнала RST, может возникнуть более сложная комбинация обмена с посылкой RST в обоих направлениях.
Наполовину открытые соединения и другие аномалии
Уже установившееся соединение называется "наполовину открытым", если одна из программ TCP закрыла соединение, или отказалась от него. Причем сделала это на своем конце, не предупредив своего партнера. Также такая ситуация может возникнуть, если нарушена синхронизация на концах линии вследствие сбоя, приведшего к потере информации в памяти. Если на таких соединениях делается попытка отправить данные в каком-либо направлении, то автоматически производится перезагрузка соединения. Однако предполагается, что наполовину открытые соединения являются редкостью, а процедура восстановления применяется в сети весьма умеренно.
Если на конце A соединение считается уже несуществующим, а клиент на конце B пытается послать данные, то это приведет к тому, что программа TCP на конце B получит контрольное сообщение о перезагрузке. Такое сообщение показывает программе TCP на конце B, что что-то неправильно и ей предлагается ликвидировать это соединение.
Предположим, что два клиента в точках A и B общаются друг с другом, и в этот момент происходит крах, приводящий к потере информации в памяти у программы TCP на конце A. В зависимости от операционной системы, обслуживающей программу TCP A, вероятно, будет задействован некий механизм исправления ошибки. Когда программа TCP A будет запущена вновь, она, вероятно, вновь начнет свою работу с самого начала или же с инструкции преодоления сбоя. В результате, программа A, вероятно, попытается открыть (OPEN) соединение или послать информацию (SEND) через соединение, которое, как она полагает, является открытым. В последнем случае от местной программы TCP (на конце A) будет получено сообщение "соединение не открыто".
При попытке установить соединение программа TCP A будет посылать сегмент, содержащий сигнал SYN. Такой сценарий приводит к ситуации, показанной на рисунке 10. После того, как программа TCP A потерпит крах, пользователь попытается повторно открыть соединение. Программа TCP B тем временем продолжает полагать, будто соединение остается открытым.
.
TCP A
.
TCP B
1.
сбой
.
(номер посылки 300, получения - 100)
2.
CLOSED
.
ESTABLISHED
3.
SYN-SENT
-->
<SEQ=400><CTL=SYN>
-->
(??)
4.
(!!)
<--
<SEQ=300><ACK=100><CTL=SYN>
<--
ESTABLISHED
5.
SYN-SENT
-->
<SEQ=100><CTL=RST>
-->
(ликвидация!!)
6.
SYN-SENT
.
CLOSED
7.
SYN-SENT
-->
<SEQ=400><CTL=SYN>
-->
.
Обнаружение наполовину открытого соединения
Рисунок 10
Когда на строке 3 сигнал SYN достигает программу TCP B, находящуюся в синхронизированном состоянии, а пришедший сегмент находится за пределами окна, программа TCP B отвечает на это его подтверждением, показывает номер очереди, который она желает получить (ACK=100). Программа TCP A, видя, что сегмент на строке 4 не подтвердил отправленную ею информацию, фиксирует отсутствие синхронизации и посылает сигнал перезагрузки (RST), поскольку обнаружено, что соединение является открытым наполовину. На строке 5 программа TCP B ликвидирует соединение. Программа TCP A будет продолжать попытки установить соединение.
Теперь возникшая проблема решается простым подтверждением трех путей (рисунок 7).
Другой интересный сюжет имеет место, если программа TCP A терпит крах, а программа TCP B, полагая, что находится в состоянии синхронизации, пытается послать данные. Эта ситуация показана на рисунке 11.
В этом случае данные, отправленные программой TCP B, и пришедшие на программу TCP A (строка 2). будут отвергнуты, поскольку используемого ими соединения не существует. На основании этого программа TCP A посылает сигнал RST. Как только сигнал RST принят программой TCP B, он будет рассмотрен, а использованное прежде соединение будет ликвидировано.
.
TCP A
.
TCP B
1.
сбой
.
(номер посылки 300, получения - 100)
2.
(??)
<--
<SEQ=300><ACK=100><DATA=10><CTL=SYN>
<--
ESTABLISHED
3.
-->
<SEQ=100><CTL=RST>
-->
(ликвидация!!)
Активная сторона приводит к обнаружению
наполовину открытого соединения
Рисунок 11
На рисунке 12 показано, что две программы TCP - A и B, имея пассивное состояние, ждут сигнала SYN. Старый дубликат сигнала, достигает программу TCP B (строка 2), запускает ее. Возвращается сигнал SYN-ACK (строка 3) и заставляет программу TCP A генерировать сигнал RST (на строке 3 сигнал ACK неприемлем). Программа TCP B принимает команду перезагрузки и возвращается в пассивное состояние LISTEN.
.
TCP A
.
TCP B
1.
LISTEN
.
LISTEN
2.
.
...
<SEQ=Z><CTL=SYN>
-->
SYN-RECEIVED
3.
(??)
<--
<SEQ=X><ACK=Z+1><CTL=SYN,ACK>
<--
SYN-RECEIVED
4.
.
-->
<SEQ=Z+1><CTL=RST>
-->
возврат в LISTEN
5.
LISTEN
.
LISTEN
Старый дубликат сигнала SYN инициирует перезагрузку
на двух пассивных сокетах
Рисунок 12
Может быть множество других вариаций, которые могут быть объяснены нижеописанными правилами для создания и обработки сигналов RST.
Создание сигнала перезагрузки
Согласно главному правилу, сигнал перезагрузки (RST) должен посылаться всякий раз, когда приходит сегмент, который очевидным образом не предназначен для данного соединения. Если непонятно, имеет ли место данный случай, следует воздержаться от перезагрузки.
Можно выделить три группы состояний для соединения:
Если соединения не существует (CLOSED), то сигнал перезагрузки посылается в ответ на любой пришедший сегмент, за исключением встречного сигнала перезагрузки. В частности, сигналы SYN, адресованные на несуществующее соединение, отвергаются именно таким образом.
Если приходящий сегмент имеет флаг в поле ACK, то сегмент с сигналом перезагрузки получает номер для очереди из поля ACK первого сегмента. В противном случае сегмент с сигналом перезагрузки имеет нулевой номер очереди и значение в поле ACK, равным сумме номера очереди пришедшего сегмента и его же длины. Соединение остается в состоянии CLOSED.
Если соединение находится в каком-либо не синхронизированном состоянии (LISTEN, SYN-SENT, SYN-RECEIVED), если какие-либо подтверждения пришедшего сегмента еще не отправлены (сегмент несет неприемлемое значение в поле ACK) или пришедший сегмент имеет уровень безопасности/закрытости не соответствующий уровню и защите данного соединения, то отправляется сигнал перезагрузки.
Если наш сигнал SYN не был подтвержден, а уровень приоритета пришедшего сегмента больше запрошенного уровня, то либо будет увеличен местный уровень приоритета (если это приемлемо для пользователя и системы), либо будет послан сигнал перезагрузки. Или же если уровень приоритета пришедшего сегмента меньше запрошенного, то обработка будет продолжена далее, как если бы уровень был таким же (если чужая программа TCP не может повысить уровень приоритета до нашего, то это будет отмечено в следующем отправляемом ею сегменте, тогда и будет закрыто соединение). Если наш сигнал SYN получил подтверждение (возможно в пришедшем к нам сегменте), то уровень приоритета пришедшего сегмента должен точно соответствовать мест ному уровню. Если последнее условие не выполняется, посылается сигнал перезагрузки.
Если приходящий сегмент несет сигнал ACK, то сигнал перезагрузки будет иметь номер в очереди, соответствующий номеру сигнала ACK в пришедшем сегменте. В противном случае сигнал перезагрузки будет иметь нулевой номер очереди, а сигнал ACK - номер, равный сумме номера пришедшего сегмента и его же длины. Соединение не меняет своего состояния.
Если соединение находится в синхронизированном состоянии (ESTABLISHED, FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, CLOSE-WAIT, CLOSING, LAST ACK, TIME-WAIT), то любой неприемлемый сегмент (не попадающий в окно номеров очереди, несущий неправильный номер подтверждения) должен приводить к появлению сегмента с пустым полем подтверждения, содержащего текущий номер в очереди на посылку, а также подтверждение, указывающее на следующий ожидаемый с этого соединения номер. Соединение остается в своем прежнем состоянии.
Если пришедший сегмент имеет уровень защиты, изоляции или приоритета, не соответствующий местному уровню соединения, то отправляется сигнал перезагрузки, а соединение переходит в состояние CLOSED. Сигнал перезагрузки имеет номер очереди, соответствующий номеру сигнала ACK в пришедшем сегменте.
Обработка сигнала на перезагрузку
Для всех состояний, кроме SYN-SENT, все сегменты с сигналом перезагрузки (RST) проходят проверку полей SEQ. Сигнал перезагрузки признается, если его номер очереди попадает в окно. В состоянии же SYN SENT (сигнал RST получен в ответ на посылку инициирующего сигнала SYN), сигнал RST признается, если поле ACK подтверждает ранее сделанную посылку сигнала SYN.
Получатель сигнала RST сперва проверяет его, и лишь потом меняет свое состояние. Если получатель находился в состоянии LISTEN, то он игнорирует сигнал. Если получатель находился в состоянии SYN- RECEIVED, то он возвращается вновь в состояние LISTEN. В иных случаях получатель ликвидирует соединение и переходит в состояние CLOSED. Если получатель находится в каком-либо ином состоянии, то он ликвидирует соединение и прежде чем перейти в состояние CLOSED, оповещает об этом своего клиента. <
Выбор первоначального номера для очереди
Протокол не накладывает ограничения на многократное повторное использование конкретного соединения. Соединение задается подбором пары сегментов. Новые запросы на установление какого-либо соединения будут рассматриваться как повторные реализации этого соединения. Вследствие такого подхода возникает следующая проблема: "Как протокол TCP отличает дубликаты сегментов, оставшиеся от предыдущей реализации этого соединения?" Эта проблема становится явной, если соединение быстро открывается и закрывается несколько раз подряд, или же если соединение прерывает свою работу с потерей информации, хранившейся в оперативной памяти компьютера, и затем устанавливается повторно.
Чтобы избежать сбоя, мы должны избегать использования сегментов данной реализации соединения, когда в сети еще присутствуют те же самые номера очереди, оставшиеся от предыдущей реализации соединения. Мы желаем застраховаться от этого, даже если программа протокола TCP даст сбой и потеряет всю информацию об используемых ею номерах очередей. При создании новых соединений применяется генератор первоначальных номеров очереди (ISN), который выбирает новые 32 битные значения ISN. Генератор привязан к 32-битным часам (вероятно, фиктивным), чье значение меняется каждые 4 микросекунды. Таким образом, полный цикл часов ISN составляет примерно 4.55 часа. Поскольку мы полагаем, что сегменты будут существовать в сети не более максимального времени жизни сегмента (Maximum Segment Lifetime - MSL), и что MSL меньше, чем 4.55 часа, то мы можем с основанием полагать, что номера ISN будут уникальны.
Для каждого соединения существует номер в очереди отправления и номер в очереди получения. Первоначальный номер в очереди отправления (ISS) выбирается программой TCP, посылающей данные в этой очереди, а первоначальный номер в очереди получения (IRS) выясняется во время установления соединения.
Во время установления или инициализации какого-либо соединения обе программы протокола TCP должны синхронизировать друг с другом первоначальные номера очередей.
Это осуществляется посредством обмена сегментами, устанавливающими соединения, несущими контрольный бит, называемый "SYN" (for synchronize - для синхронизации), несущими исходные номера для очередей. Для краткости, сегменты, несущие бит SYN, также называются SYN сегментами. Следовательно, решение проблемы требует приемлемого механизма для подбора первоначального номера очереди и немногочисленных сигналов подтверждения при обмене номерами ISN.
Синхронизация требует, чтобы каждая сторона, участвующая в соединении, посылала свой собственный первоначальный номер очереди, а также получала подтверждение на это от напарника. Каждая сторона должна также получить первоначальный номер очереди от напарника и послать подтверждение.
1) A --> B сигнал SYN: мой номер очереди X
2) A <-- B сигнал ACK: ваш номер очереди X
3) A <-- B сигнал SYN: мой номер очереди Y
4) A --> B сигнал ACK: ваш номер очереди Y
Поскольку шаги 2 и 3 можно объединить в одно сообщение, последнее называется подтверждением трех путей (трех сообщений).
Подтверждение трех путей необходимо, поскольку номера очереди не привязываются к неким глобальным часам данной компьютерной сети, и программы TCP могут иметь различные механизмы для подбора номеров ISN. Получатель первого сигнала SYN не может знать, задержался ли этот сигнал и уже устарел, или это не так, даже если получатель не помнит последний номер очереди, использованный этим соединением (что тоже не всегда возможно). Так что он должен попросить отправителя проверить этот сигнал SYN.
Закрытие соединения
Состояние CLOSED означает "я не имею данных для передачи". Конечно, закрытие полнодуплексного соединения является предметом множества интерпретаций, поскольку не очевидно, как интерпретировать в соединении сторону, получающую информацию. Мы решили интерпретировать CLOSE в упрощенной манере. Клиент, находящийся в состоянии CLOSE, может все еще получать информацию (RECEIVE) до тех пор, пока партнер тоже не сообщит, что переходит в состояние CLOSE. Таким образом, клиент может изящно завершить работу на своем конце соединения. Программа протокола TCP гарантированно получит все буферы с информацией, отправленные до того, как соединение было закрыто. Поэтому клиенту, не ждущему информации с соединения, следует лишь ждать сообщения об успешном закрытии этого соединения, что означает, что все данные получены программой TCP, принимающей информацию. Клиенты должны сохранять уже закрытые ими для чтения информации соединения до тех пор, пока программа протокола TCP не сообщит им, что такой информации больше нет.
Особое значение имеют три случая:
1)
клиент инициирует закрытие соединения, дав команду своей программе протокола TCP.
2)
закрытие соединения начинается с того, что напарник посылает сюда управляющий сигнал FIN. .
3)
оба клиента дают команду на закрытие одновременно.
Случай 1 Местный клиент инициирует закрытие
В этом случае создается сегмент с сигналом FIN и помещается в очередь сегментов, ждущих отправления. После этого программа TCP уже не будет принимать от этого клиента каких-либо команд на отправление данных по закрытому соединению, а сама переходит в со стояние FIN-WAIT-1. Тем не менее, в этом состоянии еще возможно получение клиентом данных с этого соединения. Все сегменты, стоящие в очереди, и сам сегмент с сигналом FIN будут в случае необходимости посылаться напарнику вновь и вновь, пока не получат своего подтверждения. .
Когда программа TCP партнера подтвердит получение сигнала FIN, и сама отправит сюда свой сигнал FIN, местная программа может подтвердить получение последнего.
Заметим, что программа TCP, получающая сигнал FIN, будет подтверждать его, но не будет посылать своего собственного сигнала FIN до тех пор, пока ее клиент тоже не закроет соединения.
Случай 2 Программа TCP получает из сети сигнал FIN.
Если из сети приходит невостребованный сигнал FIN, то принимающая его программа TCP может подтвердить получение такого сигнала и оповестить своего клиента о том, что соединение закрыто. Клиент ответит командой CLOSE, по которой программа TCP может после пересылки оставшихся данных послать партнеру сигнал FIN. После этого программа TCP ждет, пока не придет подтверждение на отправленный ею сигнал FIN, после чего она ликвидирует соединение. Если подтверждения не было по истечении отведенного времени, то соединение ликвидируется в принудительном порядке, о чем дается сообщение клиенту.
Случай 3 Оба клиента закрывают соединение одновременно.
Одновременное закрытие соединения клиентами на обоих концах приводит к обмену сегментами с сигналом FIN. Когда все сегменты, стоящие в очереди перед сегментом с FIN, будут переданы и получат подтверждение, каждая программа TCP может послать подтверждение на полученный ею сигнал FIN. Обе программы по получении этих подтверждений будут ликвидировать соединение.
.
TCP A
.
TCP B
1.
ESTABLISHED
.
ESTABLISHED
2.
(Close)
FIN-WAIT-1
-->
<SEQ=100><ACK=300><CTL=FIN,ACK>
-->
CLOSE-WAIT
3.
FIN-WAIT-2
<--
<SEQ=300><ACK=101><CTL=ACK>
<--
CLOSE-WAIT
4.
(Close)
TIME-WAIT
<--
<SEQ=300><ACK=101><CTL=FIN,ACK>
<--
LAST-ACK
5.
TIME-WAIT
-->
<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>
-->
CLOSED
6.
(2 MSL)
CLOSED
.
Нормальная процедура закрытия
Рисунок 13
.
TCP A
.
TCP B
1.
ESTABLISHED
.
ESTABLISHED
2.
(Close)
.
(Close)
.
FIN-WAIT-1
-->
<SEQ=100><ACK=300><CTL=FIN,ACK>
...
FIN-WAIT-1
.
<--
<SEQ=300><ACK=100><CTL=FIN,ACK>
<--
.
.
...
<SEQ=100><ACK=300><CTL=FIN,ACK>
-->
.
3.
CLOSING
-->
<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>
...
CLOSING
.
<--
<SEQ=301><ACK=101><CTL=ACK>
<--
.
.
...
<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>
-->
.
4.
TIME-WAIT
.
TIME-WAIT
.
(2 MSL)
.
(2 MSL)
.
CLOSED
.
CLOSED
<
/p>
Процедура одновременного закрытия соединения с обоих концов
Рисунок 14 <
H.323
В настоящее время для связи пользователей все активнее используются видеоконференция. Она обеспечивает как передачу текста, так и речи и видеоизображения, и все это в реальном масштабе времени.
Раньше это было очень дорогое удовольствие. Выделенные каналы скоростные каналы связи, дорогостоящее оборудование. Позволить себе такую роскошь могли только очень крупные корпорации и гос. структуры, и то только в случае крайней необходимости.
После появления протоколов обеспечивающих реализацию данной услуги с помощью сети с интеграцией служб (ISDN), данная услуга стала более доступной, но ее широкое использование ограничивалось недостаточной распространенностью самих сетей ISDN.
И только после появление готовых решений для построения систем видеоконференц-связи на базе пакетных сетей эта услуга начала свое победной шествие. Теперь ее выгодно использовать для организации связи сотрудников как в рамках интрасети корпорации, так и в для связи через глобальные сети.
В данном обзоре мы рассмотрим основные протоколы и принципы функционирования и протоколы видеоконференций на базе пакетных сетей.
Предлагаются следующие материалы:
H.323 - новый стандарт мультимедийной конференцсвязи
HTTP - Протокол передачи гипертекстов
Описание протокола НТТР
Типы сообщений НТТР
Соглашения HTTP
HTTP (Hypertext Transfer Protokol) - протокол прикладного уровня, предназначен для распределения и управления информационными системами, реализующими механизм гипертекстовых ссылок. Он является основным объектно-ориентированным протоколом, который может решать задачи управления обменом между серверами и объектами распределенных систем, используя их методы запросов. Основным направлением развития HTTP является определение типа и способов представления данных; применение систем, независимых от способа передачи данных.
HTTP используется Word-Wide Web начиная с 1990 года. Первая версия НТТР - НТТР/0.9 - являлась простым протоколом передачи данных через Internet. В версии НТТР/1.0 добавлена возможность передачи сообщений в формате MIME, содержащем различную информацию о переданных данных и изменениях в семантике запрос/ответ. Однако, НТТР/1.0 полностью не удовлетворял требованиям открытой системы, надежного соединения и другим инструкциям, которые обеспечивают защиту вызванных приложений.
Рассматриваемая версия НТТР - НТТР/1.1 полностью совместима с НТТР/1.0, но содержит более строгие требования для обеспечения совместимости с различными приложениями. Данный протокол позволяет расширять набор методов, которые определяют цель запросов. НТТР/1.1 разработан в соответствии с требованиями поддержки универсальных указателей идентификатора URI (Universal Resurse Identifier), ресурсов URL (Universal Resurse Location) и имени URN (Universal Resurse Name), для определения ресурса, к которому обратилось приложение. Сообщения передаются службами электронной почты (Internet Mail) и службами стандарта MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions), разработанного с целью пересылки по электронной почте Internet любых типов данных.
НТТР также используется как основной протокол для соединения агента пользователя и межсетевого шлюза с такими протоколами Internet как SMTP, NNTP, FTP, Gopher и WAIS, как протокол, позволяющий организовать гипер-доступ к ресурсам, доступным из различных приложений и облегчающий применение агентов пользователей.
Описание протокола НТТР
Протокол НТТР базируется на основе парадигмы запрос/ответ. Клиент посылает запросы серверу с указанием метода запроса, URI, версии протокола; сообщения передаются в соответствии со спецификацией MIME, содержащей информацию пользователя и поля, необходимые для установления соединения с сервером. Сервер, получив запрос, передает номер порта соединения, версию протокола соединения, сообщение об успешном соединении или ошибке при установлении сеанса, данные в соответствии со спецификацией MIME и служебные поля.
Большинство соединений НТТР инициализируется агентом пользователя и состоит из запроса на доступ к ресурсам необходимого сервера. Более сложные ситуации возникают, когда в цепочке запрос/ответ присутствует процесс-посредник. Выделяют три формы процессов-посредников: заместитель, шлюз и туннель. Процесс-заместитель - это передающий агент, который принимает запрос для URI, перезаписывает все части сообщения и передает преобразованный запрос серверу, определяемому по параметрам URI. Шлюз (межсетевой) - это принимающий агент, выступающий в роли отдельного сетевого уровня, который, если необходимо, может передать запрос вышестоящим службам протоколов. Туннель - это коммутатор между двумя точками соединения, который не изменяет семантику сеанса; туннель используется, когда необходимо передать информацию через посредника в том случае, когда посредник не может определить тип передаваемой информации. Сообщения, направляемые в соответствии с цепочками запрос/ответ, должны пройти через четыре различных соединения.
В Internet сеансы НТТР базируются на соединениях TCP/IP. По умолчанию используется порт 80, но возможно использование и других портов. Это не исключает возможности использовать НТТР как протокол прикладного уровня для других протоколов Internet или протоколов других сетей. НТТР предполагает наличие транспортного протокола; любой протокол, который удовлетворяет требованиям транспортного уровня, может использоваться для организации сеансов НТТР. Однако, функционирование НТТР/1.1 предполагает обеспечение устойчивого соединения.
Как пользователь, так и сервер должны быть способны корректно обработать ситуации преждевременного завершения сеанса, истечения времени тайм-аута или ошибки программы. В любом случае прекращение сеанса одним или обоими абонентами всегда сопровождается уничтожением запросов, независимо от их статуса. Типы сообщений НТТР
Сообщения НТТР состоят из запросов от программы-клиента к серверу и ответов сервера программе-клиенту.
Существуют следующие типы сообщений: нулевой запрос, полный запрос, полный ответ.
Нулевой запрос (пустая строка) всегда должен игнорироваться. Программа-клиент не должна посылать нулевой запрос, но возможны ситуации ошибок и тестирования, в которых нулевой запрос может быть послан как ошибочный, и он не должен являться причиной ошибки на сервере. Нулевой запрос имеет вид: Null-Reqest: CRLF.
Сообщение полного запроса, передаваемое от программы-клиента к серверу включает метод доступа к ресурсу, идентификатор ресурса и версию используемого протокола. Для совместимости с более простым протоколом НТТР/0.9 используются две формы запросов НТТР: полный запрос и полный запрос с нулевым запросом (Full-Reqest | Null-Reqest). Полный запрос имеет вид:
Поле запроса
Основной
Заголовок
Заголовок
запроса
Заголовок объекта
Тело объекта
(Reqest-Line)
(General-Header)
(Reqest-Header)
(Entity-Header)
(Entity-Body)
Поле запроса состоит из метода доступа, идентификатора URI и версии протокола.
Поле “метод” определяет метод доступа к объекту, указанному в идентификаторе URI. Существуют следующие методы доступа:
Conditional Get (условный) - когда в запросе используется поле If-Modified-Since. Метод Conditional Get означает, что определенный запросом объект будет передаваться в случае, если дата его модификации старше даты, указанной в поле If-Modified-Since;
Partial Get (частный) - когда в запросе используется поле Range. Это позволяет определить, какую часть от определенного объекта требуется передать;
<
/p>
Options - метод запроса информации о параметрах соединения, используемых в цепочках запрос/ответ;
Get - метод нахождения объекта, определенного в поле URI запроса. В зависимости от семантики запроса выделяют две разновидности метода Get:
Head - метод, идентичный Get за исключением того, что сервер не должен возвращать объект (метаинформацию) в ответе. Этот метод может быть использован для получения информации об источнике, определенном по URI, без передачи сообщения;
Post - метод, посылающий все документы на сервер как второстепенные части одного из документов, определяемого по URI;
Put - метод, позволяющий поместить документ на сервер в соответствии с URI. Если URI указывает на уже существующий ресурс, то передаваемый объект должен быть воспринят как модифицированная версия уже существующего на сервере. Если существующий ресурс был изменен, то сервер передает сообщения 200 (“Оk”) или 204 (“не содержит”) для индикации правильного окончания запроса. Иначе, если URI не указывает на существующий ресурс, сервер может создать в соответствии с URI новый ресурс, запрашиваемый агентом пользователя. Если новый ресурс создан, то сервер должен проинформировать агента пользователя сообщением 201 (“создан”);
Delite - метод, использующийся для уничтожения ресурса на сервере по запросу URI;
Trace - метод, применяющийся для проверки корректности соединения. Конечный адресат в сети должен вернуть сообщение, посланное программой-клиентом с сообщением ответа 200 (“Ok”). Метод Trace не должен содержать тело объекта и должен включать поле Content-Lenght (текущая длина) заголовка запроса со значением 0.
Поле основного заголовка используется с сообщениями, которые будут передаваться и включает следующие поля:
Cashe-Control - поле директив, используемое процессами буферизации при инициализации цепочек запрос/ответ;
Connection - поле, позволяющее клиенту и серверу определить опции, которые используются только в процессе соединения;
Date - поле, содержащее время и дату;
Via - поле, включающее информацию о протоколе передачи и трафике сообщения от клиента к серверу при запросе и от сервера к клиенту при ответе;
Upgrade - поле, позволяющее программе пользователя определять, какие дополнительно протоколы она поддерживает и готова использовать, если сервер имеет возможность на переключение протоколов. Сервер должен использовать поле Upgade, содержащее сообщение 101 (“переключение протоколов”), для индикации включенных протоколов.
<
/p>
Пример: Upgrade : HTTP/2.0, SHHTP/1.3, IRC/6.9 ,RTA/x11.
Поле заголовка запроса позволяет программе пользователя передать дополнительную информацию о запросе и о себе на сервер. Параметры поля заголовка используются как изменяемые модификаторы:
Accept - поле, которое может использоваться для определения множества медиатипов (media types), которые являются приемлемыми для ответа. Символ * используется для групп медиатипов, с символами */* используются все медиатипы, а “type/*” определяет все подтипы данного типа. Параметр диапазона q определяет значимость медиатипов в определенном диапазоне и определяет заинтересованность пользователя в конкретном медиатипе. По умолчанию q=1. В поле Accept, созданном клиентом НТТР/1.1, разделителем диапазона медиатипов от диапазона параметров является символ “:“. Сервер НТТР/1.1 должен корректно обрабатывать разделитель “;” , используемый в версии НТТР/1.0.
Например, выражение “Accept: audio/* : q=0.2, audio/basic” может быть интерпретировано как “Я предпочитаю данные audio/basic, но пошлите мне любые аудио данные после того, как передадите 80% требуемых”. Если поле Accept отсутствует, то программа-пользователь запрашивает любые типы данных.
Поле Accept-Charset применяется для отображения символьной установки, используемой для запроса. Это поле позволяет программам клиента и сервера определить подмножество символьных кодов для устойчивой передачи данных.
Пример: Accept-Charset : ISO-8859-5
Если поле Accept-Charset отсутствует, то могут использоваться любые символы. Иначе передаваемые символы должны соответствовать символьным установкам.
Поле Accept-Encoding содержит информацию об используемом методе уплотнения.
Поле Accept-Language содержит информацию об используемом языке (En - английский; Da - датский и т.д.).
Пример: Accept-Language : da ;
Поле Authorization может использоваться для передачи информации программой пользователя о самой себе.
Поле From может содержать e-mail адрес Internet для пользователя, который контролирует запросы программы-пользователя.
<
/p>
Пример: From : mastermail@w3.org.
Поле Host определяет номера портов и хостов - источников в Internet. Оно должно содержать сетевой адрес сервера или межсетевого шлюза в формате URI. Если не указывается номер порта, то по умолчанию принимается номер 80.
Например, запрос к серверу < http: //www.w3.org/pub/WWW/>
должен включать : Get /pub/WWW/HTTP1.1
Host: www/w3/org.
Поле If-Modifided-Since используется совместно с методом Get для следующих целей: если запрашиваемый объект не был изменен со времени, указанного в поле, то копия объекта сервером передаваться не будет.
Поле Referer позволяет программе клиента точно определить адрес (URI) источника. Это позволяет создать серверу внутренний список к ресурсам по интересам, регистрациям и т.д.
Поле User-Agent содержит информацию об агенте пользователя. Это необходимо для определения статистики работы агента пользователя, для определения некорректной работы протоколов и автоматического распознавания агентов пользователей.
Поле Max-Forward может использоваться с методом Trace для определения времени тайм-аута.
Принято, что поле протокола, содержащее данные, называется “полем данных” или просто “данные”. Для НТТР понятие “поле данных” слишком узкое и не отражает настоящего предназначения. Поэтому введен термин “объект”, поскольку запрашиваться/передаваться могут не только данные, но и различная метаинформация, такая как изображения, аудиоинформация, мультипликация и т.д. Полный запрос и полный ответ cодержат объект, который состоит из заголовка и тела.
Заголовок объекта содержит различную информацию о теле объекта, а если тело объекта отсутствует, информацию об источнике, определенном в URI. Заголовок объекта содержит следующие поля:
Allow - поле содержит список установленных методов, поддерживаемых источником, определенном в URI.
Пример : Allow: Get, Head, Put.
Content-Base - может быть использовано для спецификации базового URI с целью определения относительного URL в объекте.
Content-Encoding - содержит информацию о типе кодирования, который был применен к источнику.
Content-Language - поле содержит идентификатор языка, в формате которого передается информация.
Content-Length - содержит размер объекта в десятичном виде.
Content-Location - используется для определения адреса дополнительного источника, связанного с ссылкой в теле объекта.
Content-Range - передается для определения размера блока сообщения, а также всей длины запрошенного/переданного объекта.
Content-Type - содержит тип передаваемого объекта (тип метаинформации).
Last-Modified - дата и время последней модификации объекта.
Title - содержит название объекта.
Пример: Title: HTTP - Протокол передачи гипертекстов.
Transfer-Encoding - содержит информацию о типе преобразования, который был применен к телу объекту для надежной передачи от источника к получателю.
Тело объекта передается вместе с запросом или ответом в формате, определенном в полях заголовка сообщения. Тело объекта передается с запросом в том случае, если метод вызывается однажды.
Сообщение ответа, не зависимо от того, присутствует или нет тело объекта, зависит как от метода запроса, так и от кода состояния. Все ответы при использовании метода HEAD, а также ответы с кодами 1хх (информационные), 204 (“не содержит”) и 304 (“не изменен”) не должны содержать тело объекта. Все остальные ответы должны содержать тело объекта или значение поля Content-Length, установленное в 0.
После того, как сервер примет и проанализирует запрос от клиента, он посылает в формате НТТР ответное сообщение, которое имеет следующий вид:
Поле состояния (Status-Line) содержит версию протокола, код состояния (status-code) и связанные со значением кода пояснения.
Код состояния состоит из трехзначного десятичного кода, определяющего попытку определения и идентификации запроса. Код состояния используется автоматически, а пояснения предназначены для пользователя. Первая цифра кода определяет класс ответа. Последние две цифры определяют номер сообщения в классе. Всего определены пять классов:
1xx: информационный - запрос принят, процесс продолжается;
2xx: успешное завершение - запрос был успешно принят, идентифицирован и обработан;
3хх: переназначение - следующее действие должно быть обработано, чтобы завершить запрос;
4хх: ошибка пользователя - запрос содержит неверный синтаксис или не может быть выполнен;
5хх: ошибка сервера - сервер не может выполнить требуемый запрос.
<
/p>
Все возможные значения кода состояния приведены ниже :
Продолжение
Переключение протоколов
Норма
Принят
Создан
Не авторитетная информация
Не содержит
Сбросить содержание
Частично содержит
Множественный выбор
Перемещен постоянно
Перемещен временно
Смотри другой
Не изменен
Используй посредника
Неверный запрос
Неизвестен
Необходима оплата
Запретный
Не найден
Метод не может быть разрешен
Не доступен
Требуется идентификация посредника
Тайм-аут запроса
Конфликт
Послан
Необходима длина
Предварительная ошибка
Тело запроса слишком велико
URI запроса слишком велико
Неподдерживаемый тип медиатипов
Не применим
Внутренняя ошибка сервера
Не выполнено
Ошибка межсетевого шлюза
Служба не доступна
Тайм-аут межсетевого шлюза
Версия НТТР не поддерживается
Основной заголовок, заголовок тела и тело объекта сообщения полного ответа идентичны соответствующим полям полного запроса.
Поле заголовка ответа позволяет серверу передавать дополнительную информацию об ответе, которая не может быть помещена в поле состояния и содержит сведения о сервере и возможности дальнейшего доступа к ресурсам, определенных в URI. Поле заголовка включает в себя:
Location (местоположение) - используется для перенаправления приема информации к источнику, отличному от указанного в URI для завершения запроса или определения нового источника. Если поле состояния имеет значение 201, то поле Location будет содержать тот новый ресурс, который был создан запросом. Если поле состояния имеет значение 3хх, то Location должно содержать URL приоритетного сервера для автоматического переадресования ресурса.
Proxy-Authenticate - поле используется совместно с полем состояния, значение которого равно 407. Параметры поля состояния из вызовов показывают параметры и схему идентификации посредника по запросу URI.
Public (для общего использования) - содержит список нестандартных методов, поддерживаемых сервером. Пример: Public: OPTIONS, MGET, MHEAD.
Retry-After (обратись после) - поле используется совместно с полем состояния, имеющим код 503, для индикации того, как долго служба не будет доступна по запросу клиенту. Значение поля может быть представлено как дата в формате НТТР или время в секундах после окончания запроса.
<
/p>
Пример : Retry-After : Wed , 14 Dec 1997 12 : 12 : 45 GMT
Retry-After : 180.
Server - поле содержит информацию о программном обеспечении, используемом сервером при обращении запроса. Пример : Server : Cern / 3.0 libwww / 2.17.
WWW-Authenticate - поле использует код поля состояния, значение которого равно 407. Параметры поля состоят по крайней мере из одного вызова, который показывает параметры и схему(ы) идентификации посредника по запросу URI.
Поле заголовка ответа может быть изменено/расширено только с измененной версией протокола. Неопределенные поля заголовков интерпретируются как тело объекта.
После установления соединения клиент НТТР посылает запрос. Запросы НТТР содержат методы доступа к объекту. Когда запрос будет послан, сервер имен начнет выполнять поиск хоста, указанного в URI запроса. После успешного завершения процедуры поиска начнется процесс установления соединения с сервером НТТР. Далее, в соответствии с методом запроса, сервер будет искать и готовить к передаче объекты, указанные в URI. Ответы сервера, помимо объекта, будут содержать коды состояния. Часто объекты содержат ссылки на другие объекты. Эти ссылки определяются с помощью синтаксиса языка гипертекстовых меток HTML. При инициализации метки автоматически формируется запрос к требуемому объекту, и алгоритм соединения и передачи объекта, описанный выше, повторяется снова. Соглашения HTTP
Формат дата/время
Протокол НТТР поддерживает три различных формата представления информации о дате и времени:
Sun , 22 Feb 1997 13:15:45 GMT (здесь GMT - время по Гринвичу);
Sunday , 22 - Feb - 97 13:15:45 GMT;
Sun Feb 22 13:15:45 1997.
Клиенты и серверы НТТР должны поддерживать все три формата, однако они должны создавать только первый формат для представления даты/времени в поле сообщения протокола НТТР.
Установка символов
Термин “установка символов” для НТТР подразумевает использования таблиц преобразования последовательности октетов в последовательность символов. Это определение позволяет использовать различные типы кодировок таблиц символов от самых простых, таких как US-ASCII, до комплексных таблиц, таких как ISO 2022.
Типы кодирования
Тип кодирования определяет способ преобразования объекта. Кодирование в основном используется для сжатия или криптографической защиты объекта доступа (информации). Тем самым обеспечивается семантическая защита сообщений и уменьшается объем передаваемой информации. Применяются следующие типы кодирования: gzip, x-gzip, compress, x-compress (gzip, compress соответствуют x-gzip, x-compress).
Кодирование gzip осуществляется программой GZIP. Этот формат соответствует кодированию Lempel-Ziv (LZ77) c 32-битовой проверочной последовательностью.
Кодирование compress осуществляется программой COMPRESS. Этот формат соответствует кодированию Lempel-Ziv-Welch (LZW).
Служба WWW
World Wide Web (всемирная сеть, WWW или 3W) представляет собой информационную систему, базирующуюся на использовании гипертекста. Разработка системы WWW была начата Тимом Бернерс-Ли в 1989 г. Основная идея WWW состоит в объединении гипертекста с сетью Internet. Впервые WWW была реализована в центре ядерных исследований CERN (Женева).
Основу службы составляет сеть WWW-серверов, на которых размещены гипертекстовые документы, объединенные перекрестными ссылками. WWW- броузер (WWW-клиент) последовательно считывает документы с различных серверов. При этом части одного документа могут храниться на различных серверах. WWW-броузер самостоятельно анализирует гипертекстовый документ и формирует запросы на получение требуемого фрагмента с необходимого сервера. Таким образом, появляется возможность организовывать огромные хранилища структурированной информации, поиск и обновление которой осуществляется с минимальными затратами, кроме этого отсутствует необходимость в дублировании документов. Именно с началом использования службы WWW значительно упростился поиск и использование информации.
Основным форматом для представления гипертекстовых документов является HTML. Описание этого формата приведено ниже.
Для обмена информацией между WWW-серверами и клиентами используется протокол HTTP. <
Универсальный указатель идентификатора (URI)
Универсальный указатель идентификатора URI (Universal Resurse Identifiers) известен под разными наименованиями: адреса WWW, универсального указателя документа, универсального указателя идентификатора, а в конечном итоге является комбинацией Universal Resurse Locator (URL) и Universal Resurse Names (URN). Для НТТР URI является последовательностью символов, определяющих сетевые имена, расположение и различные характеристики сетевых ресурсов. Синтаксис URI достаточно прост и имеет следующий вид :
Первая часть URI содержит название схемы, т.е. название протокола, используя который, пользователь получит доступ к объекту. Вторая часть содержит полный адресный (сетевой) запрос к необходимому объекту с указанием необходимых параметров. Длина URI не должна превышать 255 байт, иначе сервер будет возвращать сообщение об ошибке.
<
Универсальный указатель ресурса (URL)
Поскольку URL является частным случаем URI, то синтаксис имеет идентичную структуру. URI позволяет задать определенным образом не только сетевой адрес компьютера, но и идентифицировать объекты на нем. Для доступа к объектам используются различные схемы (протоколы). В настоящее время активно используются следующие схемы доступа:
Схема доступа
Описание
file
ftp
gopher
http
mailto
news
nntp
prospero
telnet
wais
Имя файла в компьютере
Протокол передачи файлов
Протокол gopher
Протокол передачи гипертекста
Адрес электронной почты
Новости USENET
Новости USENET по протоколу NNTP
Служба каталогов prospero
Сеанс telnet
Сервер протокола wais
Схема “http” используется для доступа к сетевым ресурсам с помощью протокола НТТР. Схема и семантика URL протокола НТТР имеет следующий вид:
http : // хост [ : порт ] / [ полный путь ],
где “хост” - действительное имя компьютера в Internet или его IP-адрес, а “порт” - номер приложения. Если порт не указан, то по умолчанию будет использоваться порт 80 (официальный порт протокола НТТР).
Формат блока данных
Блок данных Х.25 состоит из последовательности полей, показанной на . Поля Х.25 Уровня 3 образуют пакет Х.25; они состоят из заголовка и данных пользователя. Поля Х.25 Уровня 2 (LAPB) включают в себя поле управления уровнем блока данных и поле адресации, встроенный пакет Уровня 2 и проверочную последовательность блока данных (FCS).
Протокол определяет форматы собственно на трех уровня модели ЭМВОС:
уровне физического взаимодействия - протокол Х.25 Level-1;
уровне звена передачи данных - протокол Х.25 Level-2 (Lapb);
сетевом уровне - протокол Х.25 Level-3.
Уровень 1 Х.25 использует протокол физического уровня Х.21 bis, который примерно эквивалентен RS-232-С. Протокол X.21 bis является производным от CCITT Recommendations V24 и V25, которые соответственно идентифицируют цепи межобмена и характеристики электрических сигналов интерфейса DTE/DCE. X.21 bis обеспечивает двухточечные связи, скорости до 19.2 Кб/сек и синхронную передачу с полным дублированием через четырех-проводной носитель. Максимальное расстояние между DTE и DCE -15 метров.
х битовое поле, которое указывает
Заголовок Х.25 Уровня 3 образован из "идентификатора универсального формата" - general format identifier - (GFI), "идентификатора логического канала"- logical channel identifier - (LCI) и "идентификатора типа пакета"- packet type identifier
- (PTI). GFI представляет собой 4- х битовое поле, которое указывает на универсальный формат заголовка пакета. LCI представляет собой 12-битовое поле, которое идентифицирует виртуальную цепь. Поле LCI является логически значимым в интерфейсе DTE/DCE. Другими словами, для организации виртуальной цепи PDN соединяет два логических канала, каждый из которых имеет независимый LCI, двумя интерфейсами DTE/DCE. Поле PTI идентифицирует один из 17 типов пакетов Х.25.
Поля адресации в пакетах установления обращения обеспечивают адреса DTE источника и пункта назначения. Они используются для организации виртуальных цепей, включающих передачу Х.25. Recommendation Х.121 CCITT определяет форматы адресов источника и пункта назначения. Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers, или IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знака. Четвертый байт в пакете организации обращения определяет длину адресов DTE источника и назначения. Первые четыре цифры IDN называются "код идентификации сети" - data network identification code - (DNIC). DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) определяет страну, где находится PSN, вторая часть определяет саму PSN. Остальные цифры называются "номером национального терминала" - national terminal number - (NTN); они используются для идентификации определенного DTE в сети PSN. Формат адреса Х.121 представлен на рисунке.
Поля адресации, образующие адрес Х.121, необходимы только при использовании SVC, да и то только на время установления обращения. После того, как вызов организован, PSN использует поле LCI заголовка пакета данных для назначения конкретной виртуальную цепь отдаленному DTE.
Х.25 Уровня 3 использует три рабочих процедуры организации виртуальной цепи:
Установления обращения
Передача данных
Раз'единение вызова
Выполнение этих процедур зависит от использованного типа виртуальной цепи. Для PVC Уровень 3 Х.25 всегда находится в режиме передачи данных, т.к. цепь организована перманентно. Если применена SVC, то используются все три процедуры.
Процедура передачи данных зависит от пакетов DATA. Х.25 Уровня 3 сегментирует и подвегает операции "обратный ассеблер" сообщения пользователя, если длина их превышает максимальный размер пакета для данной цепи. Каждому пакету DATA присваивается номер последовательности, поэтому можнo управлять неисправностями и потоком информации через интерфейс DTE/DCE.
Основы технологии
Основные принципы
Формат блока данных
Х.25 определяет характеристики телефонной сети для передачи данных. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с запросом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или отклонить связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу информации с полным дублированием. Любая сторoнa может в любой момент прекратить связь.
Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие между терминальным оборудованием (DTE) и оборудованием завершения действия информационной цепи (DCE). Устройства DTE (терминалы и главные вычислительные машины в аппаратуре пользователя) подключаются к устройствам DCE (модемы, коммутаторы пакетов и другие порты в сеть PDN, обычно расположенные в аппаратуре этой сети), которые соединяются с "коммутаторами переключения пакетов" (packet switching exchange) (PSE или просто switches) и другими DCE внутри PSN и, наконец, к другому устройству DTE. Взаимоотношения между об'ектами сети Х.25 показаны на рисунке.
DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключаются к DCE через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемблер/дизассемблер - packet assembler/disassembler - (РAD). Действие интерфейса терминал/PAD, услуги, предлагаемые PAD и взаимодействие между PAD и главной вычислительной машиной определены соответственно CCITT Recommendations X.28, X3 и Х.29.
Спецификация Х.25 составляет схемы Уровней 1-3 эталонной модели OSI. Уровень 3 Х.25 описывает форматы пакетов и процедуры обмена пакетами между равноправными об'ектами Уровня 3. Уровень 2 Х.25 реализован Протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB). LAPB определяет кадрирование пакетов для звена DTE/DCE. Уровень 1 Х.25 определяет электрические и механические процедуры активации и дезактивации физической среды, соединяющей данные DTE и DCE. Это взаимоотношение представлено на рисунке. Необходимо отметить, что на Уровни 2 и 3 также ссылаются как на стандарты ISO - ISO 7776 (LAPB) и ISO 8208 (пакетный уровень Х.25).
Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети через любое число промежуточных узлов без назначения частей физической среды, что является характерным для физических цепей. Виртуальные цепи могут быть либо перманентными, либо коммутируемыми (временно). Перманентные виртуальные цепи обычно называют PVC; переключаемые виртуальные цепи- SVC. PVC обычно применяются для наиболее часто используемых передач данных, в то время как SVC применяются для спорадических передач данных. Уровень 3 Х.25 отвечает за сквозную передачу, включающую как PVC, так и SVC.
После того, как виртуальная цепь организована, DTE отсылает пакет на другой конец связи путем отправки его в DCE, используя соответствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуальной цепи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Протокол Уровня 3 Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE, которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны пункта назначения, в результате чего пакет доставлен к DTE пункта назначения.
Протокол Х.25 - сетевой уровень ITU-T
В середине-конце 1970 гг. потребовался определенный набор протоколов, чтобы обеспечить пользователям связность глобальной сети с общедоступными сетями передачи данных (PDN). Сети PDN, такие как TELENET и TYMNET, добились замечательного успеха, однако было ясно, что стандартизация протоколов еще больше увеличит число абонентов PDN за счет возросшей совместимости оборудования и более низких цен. Результатом последующих усилий по разработке в этом направлении была группа протоколов, самым популярным из которых является Х.25.
Протокол Х.25 (официально называемый CCITT Recommendation X.25 - "Рекомендация "Х.25 CCITT) был разработан компаниями общественных линий связи (в основном телефонными компаниями), а не каким-то отдельным коммерческим предприятием. Поэтому спецификация разработана так, чтобы обеспечить хорошую работоспособность независимо от типа системы пользователя или изготовителя. Пользователи заключают контракты с общедоступными сетями передачи данных, чтобы пользоваться их сетями с коммутацией пакетов (PSN), и им пред'является счет в зависимости от времени пользования PDN. Предлагаемые услуги (и взимаемая плата) регулируются Федеральной Комиссией по Связи (FCC).
Oдним из уникальных свойств Х.25 является его международный характер. Х.25 и связанными с ним протоколами управляет одно из агентств Организации Об'единненых Наций, называемое "Международный Союз по Телекоммуникациям (ITU). Комитет ITU, ответственный за передачу голоса и данных, называется Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT). Членами CCITT являются FCC, Европейские PTT, общедоступные сети передачи данных и множество компаний, занимающихся компьютерами и передачей данных. То, что Х.25 стал стандартом подлинно глобального значения, является прямым следствием присущих ему свойств.
Позднее протокол X.25 был включен в более полную модель взаимодействия открытых систем (рекомендации Х.200, Х.220), разработанную тем комитетом.
х битовое поле, которое указывает
Заголовок Х.25 Уровня 3 образован из "идентификатора универсального формата" - general format identifier - (GFI), "идентификатора логического канала"- logical channel identifier - (LCI) и "идентификатора типа пакета"- packet type identifier
- (PTI). GFI представляет собой 4- х битовое поле, которое указывает на универсальный формат заголовка пакета. LCI представляет собой 12-битовое поле, которое идентифицирует виртуальную цепь. Поле LCI является логически значимым в интерфейсе DTE/DCE. Другими словами, для организации виртуальной цепи PDN соединяет два логических канала, каждый из которых имеет независимый LCI, двумя интерфейсами DTE/DCE. Поле PTI идентифицирует один из 17 типов пакетов Х.25.
Поля адресации в пакетах установления обращения обеспечивают адреса DTE источника и пункта назначения. Они используются для организации виртуальных цепей, включающих передачу Х.25. Recommendation Х.121 CCITT определяет форматы адресов источника и пункта назначения. Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers, или IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знака. Четвертый байт в пакете организации обращения определяет длину адресов DTE источника и назначения. Первые четыре цифры IDN называются "код идентификации сети" - data network identification code - (DNIC). DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) определяет страну, где находится PSN, вторая часть определяет саму PSN. Остальные цифры называются "номером национального терминала" - national terminal number - (NTN); они используются для идентификации определенного DTE в сети PSN. Формат адреса Х.121 представлен на Рис. 13-4.
Поля адресации, образующие адрес Х.121, необходимы только при использовании SVC, да и то только на время установления обращения. После того, как вызов организован, PSN использует поле LCI заголовка пакета данных для назначения конкретной виртуальную цепь отдаленному DTE.
Х.25 Уровня 3 использует три рабочих процедуры организации виртуальной цепи:
Установления обращения
Передача данных
Раз'единение вызова
Выполнение этих процедур зависит от использованного типа виртуальной цепи. Для PVC Уровень 3 Х.25 всегда находится в режиме передачи данных, т.к. цепь организована перманентно. Если применена SVC, то используются все три процедуры.
Процедура передачи данных зависит от пакетов DATA. Х.25 Уровня 3 сегментирует и подвегает операции "обратный ассеблер" сообщения пользователя, если длина их превышает максимальный размер пакета для данной цепи. Каждому пакету DATA присваивается номер последовательности, поэтому можнo управлять неисправностями и потоком информации через интерфейс DTE/DCE.
Библиографическая справка
Протоколы Xerox Network Systems (XNS) разработаны корпорацией Xerox в конце 1970-начале 1980 гг. Они предназначены для использования в разнообразных средах передачи, процессорах и прикладных задачах офиса. Несколько протоколов XNS похожи на Протокол Internet (IP) и Протокол управления передачей (TCP), разработанных агентством DARPA для Министерства обороны США (DoD). Все протоколы XNS соответствуют основным целям проектирования эталонной модели OSI.
Благодаря своей доступности и раннему появлению на рынке, XNS был принят большинством компаний, использовавших локальные сети с момента их появления, в том числе компаниями Novell, Inc., Ungermann-Bass, Inc. (которая теперь является частью Tandem Computers) и 3Com Corporation. За время,прошедшее с тех пор, каждая из этих компаний внесла различные изменения в протоколы XNS. Novell дополнила их Протоколом доступа к услугам (Service access protocol - SAP), чтобы обеспечить об'явление о ресурсах, и модифицировала протоколы Уровня 3 OSI (которые Novell переименовала в Internetwork Packet Exchange - IPX - Oбмен межсетевыми пакетами) для работы в сетях IEEE 802.3, а не в сетях Ethernet. Ungermann-Bass модифицировала RIP для поддержания задержки, а также числа пересылок. Были также внесены другие незначительные изменения. С течением времени реализации XNS для об'единенных в сети РС стали более популярными, чем XNS в том виде, в котором они были первоначально разработаны компанией Xerox.
<
Доступ к среде XNS Xerox
Несмотря на то, что в документации XNS упоминаются X.25, Ethernet и HDLC, XNS не дает четкого определения того, что она называет протоколом уровня 0. Также, как и многие другие комплекты протоколов, XNS оставляет вопрос о протоколе доступа к носителю открытым, косвенным образом позволяя любому такому протоколу выполнять главную роль в транспортировке пакетов XNS через физический носитель. <
Протокол EP
Протокол неисправностей (Error Protocol - EP) может быть использован любым процессом клиента для уведомления другого процесса клиента о том, что в сети имеет место ошибка. Например, этот протокол используется в ситуациях, когда какая-нибудь реализация SPP распознала дублированный пакет. <
Протокол IDP
Протокол предназначен для организации межсетевого взаимодействия ЛВС. Использует дейтаграммный принцип обмена. Структура протокольного блока IDP приведена на рисунке. Назначение полей заголовка указано ниже.
Протокол IDP
7
6
5
4
3
2
1
0
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Контрольная сумма
2
Общая длина пакета
4
Счетчик пройд. мостов
Тип пакета
6
8
Номер сети получателя
10
12
14
Адрес станции получателя
16
Сокет программы-получателя
18
20
Номер сети отправителя
22
24
26
Адрес станции отправителя
28
Сокет программы-отправителя
30 . . .
Данные
Для данного протокола поле “Общая длина пакета” определяет длину протокольного блока, включая заголовок и данные.
Поле “Тип пакета” определяет тип следующего протокола.
Поля “Номер сети получателя (отправителя)” определяют номер ЛВС в рамках одной сети.
Поля “Адрес станции получателя (отправителя)” соответствуют МАС-адресам адаптеров доступа к ЛВС получателя или отправителя соответственно. Если дейтаграмма должна быть отправлена сразу всем пользователям одной сети, то поле адреса получателя имеет значение FFFFFFFFFFFF.
Поля “Сокет программы получателя (отправителя)” определяют тип обслуживаемого приложения (программы). Некоторые значения зарезервированы для использования определенными программами.
XNS поддерживает пакеты с однопунктовой (из одного пункта в другой пункт), многопунктовой и широковещательной адресацией. Многопунктовые и широковещательные адреса далее делятся на 2 типа: прямые (directed) и глобальные (global). Прямые многопунктовые адреса доставляют пакеты членам группы многопунктовой адресации данной сети, заданной в адресе сети назначения с многопунктовой адресацией. Прямые широковещательные адреса доставляют пакеты всем членам заданной сети. Глобальные многопунктовые адреса доставляют пакеты всем членам данной группы в пределах всей об'единенной сети, в то время как глобальные широковещательные адреса доставляют пакеты во все адреса об'единенной сети. Один бит в номере хоста обозначает отдельный адрес в противовес многопунктовому адресу. Все единицы в поле хоста обозначают широковещательный адрес.
Протокол PEP
Протокол обмена пакетами (Packet Exchange Protocol - PEP) является протоколом типа запрос-ответ, предназначенным обеспечивать надежность, которая больше надежности простых услуг дейтаграмм (например, таких, которые обеспечивает IDP), но меньше надежности SPP. По своим функциональным возможностям РЕР аналогичен Протоколу дейтаграмм пользователя (UDP) из комплекта протоколов Internet. PEP базируется на принципе одного пакета, обеспечивая повторные передачи, но не обеспечивая выявление дублированных пакетов. Он полезен для прикладных задач, в которых транзакции запрос-ответ являются идемпотентными (повторяемыми без повреждения контекста), или в которых надежная передача выполняется на другом уровне.
Протокол RIP
Для маршрутизации пакетов в об'единенной сети XNS использует схему динамической маршрутизации, называемую Протоколом информации маршрутизации (RIP). В настоящее время RIP является наиболее широко используемым Протоколом внутренних роутеров (interior gateway protocol - IGP) в сообществе Internet-среде международной сети, обеспечивющей связность практически со всеми университетами и научно- исследовательскими институтами, а также многими коммерческими организациями в США. <
Протокол SPP
Протокол предназначен для обеспечения надежной передачи данных между пользователями на транспортном уровне. Протокол работает в режиме с установлением соединения. Он обеспечивает подтверждение переданных данных, сохранение порядка их следования и передачу массивов данных любого объема. Структура протокольного блока SPP представлена на рисунке. Ниже указано назначение полей заголовка.
7
6
5
4
3
2
1
0
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Управл. потоком данных
Тип данных
2
Идентификатор канала отправителя
4
Идентификатор канала получателя
6
Счетчик переданных пакетов
8
Номер следующего пакета
10
Количество буферов для приема
12 . . .
Данные
Поле “Тип данных” определяет тип передаваемых данных. Значения от 00 до FD игнорируются драйвером SPX и могут использоваться программой произвольно. Значение FE идентифицирует запрос разъединения. Значение FF идентифицирует подтверждение разъединения.
Поля “Идентификатор канала отправителя (получателя)” идентифицируют канал обмена в драйвере. Драйвер может организовывать одновременно несколько каналов обмена по каждому сокету.
Поля счетчиков определяют номера переданных и подтвержденных пакетов. Поле “Количество буферов для приема” указывает, сколько пакетов может в данный момент времени принять драйвер.
Формат поля “Управление потоком данных” приведен в таблице.
Номер бита
Назначение
7
System Packet. Признак системных пакетов. При передаче данных установлен в 0.
6
Бит используется драйвером. Назначение не определено.
5
Atention. Этот бит игнорируется драйвером и передается в неизменном виде программе.
4, 3, 2, 1, 0
End-of-Message. Этот бит может использоваться программой для сигнализации окончания передачи данных. Драйвер передает этот бит в неизменном виде.
Длина пакетов SPP не может быть больше 576 байтов. Процессы клиента могут согласовывать использование различных размеров пакетов во время организации соединения, однако SPP не определяет характер такого согласования.
Протоколы архитектур XNS Xerox
Несмотря на то, что они имеют общие цели проектирования, концепция XNS о иерархии протоколов несколько отличается от той концепции, которую предлагает эталонная модель OSI. На рисунке показано приблизительное сравнение XNS и эталонной модели OSI.
Как видно из рисунка, Xerox обеспечивает 5-уровневую модель передачи пакетов. Уровень 0, который отвечает за доступ к каналу и манипуляцию потока битов, примерно соответствует Уровням 1 и 2 OSI. Уровень 1 примерно соответствует той части Уровня 3 OSI, которая относится к сетевому трафику. Уровень 2 примерно соответствует части Уровня 3, которая связана с маршрутизацией в об'единенной сети, и Уровню 4 OSI, который занимается связью внутри отдельных процессов. Уровни 3 и 4 примерно соответствуют двум верхним уровням модели OSI, которые заняты структурированием данных, взаимодействием между отдельными процессами и прикладными задачами. XNS не имеет протокола, соответствующего Уровню 5 OSI (сеансовый уровень).
Перечень протоколов сетевой архитектуры XNS XEROX приведен в таблице. Схема взаимодействий приведена здесь.
Обозначение
Название протокола (анг.)
Назначение протокола
SPP
Sequence Packet Protocol
Транспортный протокол, ориентированный на соединение
PEP
Packet Exchange Protocol
Транспортный протокол, не ориентированный на соединение
RIP
Routing Information Protocol
Протокол обмена маршрутной информацией
Error Protocol
Протокол оповещения об ошибках
Echo Protocol
Протокол проверки доступности сетевых объектов
IDP
Internetwork Datagram Protocol
Сетевой протокол
Filing
Mail
Электронная почта
Printing
Доступ к удаленным принтерам
Virtual Terminal
Виртуальный терминал
GAP
Gateway Access Protocol
Протокол доступа и управления маршрутизаторами
XNS
Courier
Message Stream
Object Stream
Block Stream
Протоколы представительского уровня
XNS
Courier
Pulk Data Transfer Protocol
Протокол сеансового уровня
Протоколы высших уровней XNS Xerox
XNS предлагает несколько протоколов высших уровней. Протокол "Печатание" (Printing) обеспечивает услуги принтера. Протокол "Ведение картотеки" (Filing) обеспечивает услуги доступа к файлам. Протокол "Очистка (Сlearinghouse) обеспечивает услуги, связанные с присвоением имени. Каждый из этих протоколов работает в дополнение к протоколу "Курьер" (Сourier), который обеспечивает соглашения для структурирования данных и взаимодействия процессов.
XNS также определяет протоколы уровня четыре. Это протоколы прикладного уровня, но поскольку они имеют мало общего с фактическими функциями связи, в спецификации XNS нет каких-либо определений по существу.
И наконец, протокол "Эхо" (Echo Protocol) используется для тестирования надежности узлов сети XNS. Он используется для поддержки таких функций, как функции, обеспечиваемые командой ping, которую можно встретить в Unix и других средах. Спецификация XNS описывает протокол "Эхо" как протокол уровня два. <
Схема протоколов архитектуры XNS Xerox
На рисунке приведены схема взаимодействия протоколов сетевой архитектуры XNS Xerox и возможные схемы взаимодействия с другими сетевыми архитектурами.