Материал: 840

105

Инкапсуляция

Когда приложение посылает данные с использованием TCP, данные опускаются вниз по стеку протоколов, проходя через каждый уровень, до тех пор пока они не будут отправлены в виде потока битов по сети. Каждый уровень добавляет свою информацию к данным путем пристыковки заголовков (а иногда завершителей). На рис. 6.4 показан этот процесс. Пакет который TCP посылает в IP, называется TCP-сегментом, если данные с этого уровня отправляет UDP, то они называются UDP-дейтаграммой. Блок данных, который IP посылает в сетевой интерфейс, называется IP-дейтаграммой. Поток битов, который передается по

Ethernet, называется фреймом (frame).

Одной из физических характеристик фрейма Ethernet является та, что размер данных должен быть в диапазоне между 46 и 1500 байт, это может быть как IP дейтаграмма, так и фрагмент IP дейтаграммы.

Что касается UDP данных, то картина там практически идентичная TCP-сегменту, единственное различие заключается в том, что размер UDP заголовка составляет 8 байт.

Рис. 6.4 — Инкапсуляция данных стека протоколов TCP/IP

Снова обратимся к рис. 6.3, на котором показано как различные приложения могут использовать TCP или UDP. Протоколы транспортного уровня сохраняют в заголовке идентификатор

106

приложения, которое их использует. TCP и UDP используют шестнадцатибитный номер порта (port number) источника и номер порта назначения в своих заголовках, чтобы указать на требуемые приложения.

Таблица 6.2 — Номера портов популярных протоколов стека TCP/IP

Точно так же TCP, UDP, ICMP и IGMP посылают данные в IP. Протокол IP должен добавить какой-либо идентификатор к IP заголовку, который он генерирует, чтобы указать какому из протоколов принадлежат данные. IP делает это путем сохранения восьмибитного значения в своем заголовке, которое называется полем протокола (protocol). Это значение равно 1 для ICMP, 2

для IGMP, 6 для TCP и 17 для UDP.

Сетевой интерфейс посылает и принимает фреймы, принадлежащие IP, ARP и RARP. Должна существовать форма идентификации в заголовке Ethernet, которая бы указывала, какой сетевой уровень сгенерировал данные. Для этого существует шестнадцатибитное поле типа фрейма (frame type) в заголовке Ethernet.

Демультиплексирование (Demultiplexing)

Когда фрейм Ethernet принимается компьютером приемником, он начинает свой путь вверх по стеку протоколов, при этом все заголовки удаляются в соответствующих уровнях. Каждый протокол просматривает определенные идентификаторы в заголовке, чтобы определить, какой следующий верхний уровень должен получить данные. Этот процесс называется демультип-

лексированием (demultiplexing) см. рис. 6.5.

108

уровней осуществляется через стандартизированный интерфейс, имеющий, как правило, процедурный характер.

Рис. 6.6 — Транспортный уровень TCP/IP

Протокол управления передачей TCP

Протокол управления передачей TCP является протоколом транспортного уровня и базируется на возможностях, предоставляемых межсетевым протоколом IP. Основная задача TCP — обеспечение надежной передачи данных в сети. Он осуществляет доставку дейтограмм, называемых сегментами, в виде байтовых потоков с установлением соединения. Он использует контрольные суммы пакетов для проверки их целостности и освобождает прикладные процессы от необходимости таймаутов и повторных передач для обеспечения надежности. Для отслеживания подтверждения доставки в TCP реализуется алгоритм «скользящего» окна.

Описание протокола TCP дано в RFC 793. Протокол TCP взаимодействует с одной стороны с пользователем или прикладной программой, а с другой — с протоколом более низкого уровня, таким как протокол IP.

Основные характеристики протокола TCP перечислены ниже:

реализует взаимодействие в режиме с установлением логического (виртуального) соединения;

обеспечивает двунаправленную дуплексную связь;

организует потоковый (с точки зрения пользователя) тип передачи данных;

дает возможность пересылки части данных, как «экстрен-

ных»;

109

для идентификации партнеров по взаимодействию на транспортном уровне использует 16-битовые «номера портов»;

реализует принцип «скользящего окна» (sliding window) для повышения скорости передачи;

поддерживает ряд механизмов для обеспечения надежной передачи данных.

Несмотря на то, что для пользователя передача данных с использованием протокола TCP выглядит как потоковая, на самом же деле обмен между партнерами осуществляется посредством пакетов.

Заголовок TCP-пакета

Рис. 6.7 — Формат TCP пакета

Порт источника и порт приемника — 16-битовые поля,

содержащие номера портов, соответственно, источника и адресата TCP-пакета.

Номер в последовательности (sequence number) — 32-би-

товое поле, содержимое которого определяет (косвенно) положение данных TCP-пакета внутри исходящего потока данных, существующего в рамках текущего логического соединения.

В момент установления логического соединения каждый из двух партнеров генерирует свой начальный «номер в последовательности», основное требование к которому — не повторяться в