Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP
Download as PPTX, PDF1 like978 views
Документ описывает протокол управления передачей TCP, его функции, включая установку соединений, управление порядком и подтверждениями, а также проблемы, возникающие при доставке данных. Рассматриваются модели OSI и TCP/IP, а также важные аспекты, такие как формат заголовка TCP, управление окнами и различные таймеры. Основное внимание уделяется механикам надежной передачи и управления сегментами данных в сетях телекоммуникаций.
Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP
- 1. Сети и системы телекоммуникаций Протокол TCP ИМКН УрФУ
- 2. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Место TCP в моделях OSI и TCP/IP Основные понятия TCP Скользящее окно Установка соединения Формат заголовка TСP План 2
- 3. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Место в моделях OSI и TCP/IP 3 Прикладной Представления Сеансовый Транспортный Сетевой Физический Прикладной Транспортный Интернет Канальный Сетевых интерфейсов Модель OSI Модель TCP/IP
- 4. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Транспортные протоколы TCP/IP 4 Сетевых интерфейсов Сетевой Транспортный Прикладной Ethernet Wi-Fi DSL IP TCP UDP HTTP SMTP DNS FTP ICMP ARP DHCP ICMP DHCPARP ICMP DHCP
- 5. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Transmission Control Protocol (TCP) - протокол управления передачей TCP передает поток байт от одного процесса другому Сообщение TCP называется сегментом Особенность TCP: гарантия доставки и порядка следования данных Протокол TCP 5
- 6. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Транспортная подсистема получает от приложения данные в виде потока байт Поток разбивается на отдельные части – сегменты Протокол TCP нумерует байты в потоке • Сегменты не нумеруются Поток байт 6 Поток байт от приложения Сегмент Сегмент Сегмент Сегмент Байт 0 Байт 1024 Байт 2048 Байт 3072
- 7. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Возможные проблемы при доставке: • Потеря сегментов • Изменение порядка доставки сегментов • Повторная доставка сегментов Сервис TCP: • Гарантия доставки • Гарантия сохранения порядка следования сообщений Механизмы реализации: • Нумерация сообщений • Подтверждение получения сообщения • Повторная отправка при отсутствии подтверждения Гарантия доставки 7
- 8. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 8 ПолучательОтправитель
- 9. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 9 ПолучательОтправитель Байты 0-1024
- 10. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 10 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Буфер
- 11. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 11 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Буфер
- 12. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 12 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер
- 13. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 13 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер Байты 2049-3072
- 14. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 14 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер Байты 2049-3072
- 15. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 15 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер Байты 2049-3072
- 16. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Подтверждение получения 16 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер Байты 2049-3072 Байты 2049-3072
- 17. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Повторная доставка 17 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер
- 18. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Повторная доставка 18 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер
- 19. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Повторная доставка 19 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер Байты 1025-2048
- 20. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Повторная доставка 20 ПолучательОтправитель Байты 0-1024 Ack 0-1024 Байты 1025-2048 Ack 1025-2048 Буфер Байты 1025-2048 Ack 1025-2048
- 21. Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень Сообщение передается не мгновенно: • Время передачи короткое, но не нулевое В среде может «находиться» некоторый объем данных: • Скорость × Задержка • Небольшой объем для локальных сетей • Большой объем для широких территориально- протяженных каналов Время передачи сообщения 21 Tanenbaum, Wetherall Computer Networks 5e Сообщение
- 22. Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень Ожидание подтверждения приводит к снижению производительности Пример сети: • Сеть УрО РАН, канал Екатеринбург-Пермь, 10Гб/с, протяженность 465 км, задержка 10 мс • Объем данных в сети: 12,5 МБайт • Количество сегментов в секунду: 50 шт. • Скорость передачи данных: 75 КБайт/с Подтверждение о доставке 22
- 23. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Разны варианты подтверждений: • Остановка и ожидание – передача данных после получения подтверждения каждого сообщения (Wi-Fi, канальный уровень) • Скользящее окно – передача заданного количества сообщений без ожидания подтверждения (TCP, транспортный уровень) Размер окна – количество байтов данных, которые могут быть переданы без получения подтверждения Кумулятивное подтверждение – подтверждение приема указанного байта данных и всех предыдущих Подтверждение о доставке 23
- 24. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Варианты подтверждения 24 Данные Подтверждение Данные Подтверждение Данные Подтверждение Данные Подтверждение Данные Данные Данные Данные Кумулятивное подтверждение Данные Остановка и ожидание Скользящее окно
- 25. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Скользящее окно 25 Данные подтверждение которых получено Скользящее окно Отправленные данные Неотправленные данные
- 26. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Скользящее окно 26 Данные подтверждение которых получено Скользящее окно Отправленные данные Неотправленные данные
- 27. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Скользящее окно 27 Данные подтверждение которых получено Скользящее окно Отправленные данные Неотправленные данные
- 28. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Соединение – договоренность между отправителем и получателем о передаче данных Соединение задает: • Начальные номера для нумерации данных отправителя и получателя • Параметры передачи: максимальный размер сегмента и т.п. • Объем данных, которые готов принять получатель Соединение в TCP дуплексное • Данные могут передаваться в обе стороны • Подтверждение получения и данные в одном сегменте Установка соединения в TCP 28
- 29. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Простейшая схема: • Запрос на установку соединения • Ответ об установке соединения (или отказ) Проблемы: • Потеря или повторная доставка сегментов Применяемая схема: • Трехкратное рукопожатие Установка соединения 29
- 30. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Трехкратное рукопожатие 30 ПолучательОтправитель SYN, данные 45134Начальный номер для данных 45134
- 31. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Трехкратное рукопожатие 31 ПолучательОтправитель SYN, данные 45134 SYN, ACK 45135, данные 9647 Начальный номер для данных 45134 Начальный номер для данных 9647
- 32. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Трехкратное рукопожатие 32 ПолучательОтправитель SYN, данные 45134 SYN, ACK 45135, данные 9647 Начальный номер для данных 45134 Начальный номер для данных 9647 ACK 9648, данные 45135
- 33. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Трехкратное рукопожатие 33 ПолучательОтправитель SYN, данные 45134 SYN, ACK 45135, данные 9647 Начальный номер для данных 45134 Начальный номер для данных 9647 ACK 9648, данные 45135 Соединение установлено
- 34. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP TCP использует схему «Трехкратного рукопожатия» Флаг SYN – признак установки соединения • SYN = 1, ACK = 0 – запрос установки соединения (CONNECTION REQUEST) • SYN = 1, ACK = 1 – подтверждение установки соединения (CONNECTION ACCEPT) • SYN = 0, ACK = 1 – завершение установки соединения Установка соединения 34
- 35. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Соединение в TCP дуплексное • Данные могут передаваться в обе стороны Схема разрыва соединения • Одновременное (обе стороны разорвали соединение) • Одностороннее (сторона прекращает передавать данные, но может принимать) Флаг FIN – одностороннее закрытие соединение • Соединение закрывается, когда обе стороны отправят сегмент с установленным флагом FIN и подтверждение Флаг RST – разрыв соединения из-за критической ситуации • Одновременный разрыв соединения обеими сторонами Разрыв соединения 35
- 36. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Трехкратное рукопожатие 36 ПолучательОтправитель FIN Соединение установлено ACK FIN ACK
- 37. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Формат заголовка TCP 37 32 бита Порт отправителя Порт получателя Порядковый номер Номер подтверждения Размер окна F I N S Y N R S T P S H A C K U R G Длина заголо -вка Контрольная сумма Указатель на срочные данные Параметры (не обязательно) Данные (не обязательно)
- 38. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Порядковый номер – номер пересылаемого байта в сегменте Номер подтверждения – номер следующего ожидаемого байта • Кумулятивное подтверждение, что все предыдущие байты получены Длина заголовка TCP – длина в 32-х разрядных словах (4 бита) • Заголовок может включать параметры, поэтому длина может быть разной 4 бита не используется Флаги – 6 шт. по 1 биту Формат заголовка TCP 38
- 39. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Флаги – 6 шт. по 1 биту Размер окна – количество байт, которое может быть принято получателем Контрольная сумма – контрольная сумма заголовка и данных TCP • Служит для повышения надежности • Не обязательна Указатель на срочные данные – смещение от текущего порядкового номера байта до срочных данных в сегменте Формат заголовка TCP 39
- 40. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP URG – флаг наличия в сегменте срочных данных • Используется совместно с полем «Указатель на срочные данные» • Позволяет передавать сигналы от отправителя к получателю (прерывания) ACK – флаг подтверждения • Если флаг ACK установлен, значит поле «Номер подтверждения» содержит осмысленные данные PSH – флаг выталкивания (PUSH) • Просит получателя сразу отправлять данные приложению, без буферизации Флаги TCP 40
- 41. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Флаги RST, SYN и FIN используются для управления соединением • SYN – установка соединения • FIN, RST – разрыв соединения Флаги TCP 41
- 42. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Параметры в заголовке TCP являются необязательными, но некоторые используются широко Примеры параметров: • Максимальный размер сегмента (Maximum Segment Size, MSS) • Масштаб окна - позволяет увеличить размер окна до 1 ГБ, что эффективно для быстрых каналов • Метки времени • Выборочное подтверждение (Selective Acknowledgment, SACK) – подтверждение диапазонов принятых байт Параметры TCP 42
- 43. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Таймер повторной передачи • Время ожидания подтверждения получения сегмента • Если подтверждения нет, сегмент отправляется вновь Таймер проверки активности • Используется при длительном простое соединения • Задает время, через которое должна выполниться проверка работоспособности соединения Таймер закрытия соединения • Задает ожидание, равное двойному времени жизни сегмента • За это время все сегменты соединения должны уйти из сети Таймеры TCP 43
- 44. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Место TCP в моделях OSI и TCP/IP Основные понятия TCP Скользящее окно Установка соединения Формат заголовка TСP Итоги 44
- 45. Сети и системы телекоммуникаций. Протокол TCP Вопросы? 45