Транспортные протоколы TCP и UPD.

Каждая служба, доступная по сети, имеет собственные протоколы уровня приложения, поддерживаемые программным обеспечением сервера и клиента. Помимо протоколов уровня приложения во всех общих Интернет-службах используется протокол Интернет (InternetProtocol, IP), отвечающий за адресацию и маршрутизацию сообщений между исходными и конечными узлами.

Протокол IP отвечает только за структуру, адресацию и маршрутизацию пакетов. IP не определяет способ доставки или транспортировки пакетов. Транспортные протоколы предписывают способ передачи сообщений между узлами. Наиболее популярными из транспортных протоколов являются протокол управления передачей (TCP) и протокол пользовательских датаграмм (UDP). Протокол IP использует эти транспортные протоколы для обеспечения связи и передачи данных между узлами.

Рисунок 4. Протоколы взаимодействия.

Если приложению требуется подтверждение доставки сообщения, оно использует протокол TCP. Это аналогично процессу отправки заказного письма в обычной почтовой системе, когда для подтверждения получения письма получатель ставит свою подпись на квитанции.

TCP разбивает сообщение на фрагменты меньшего размера, именуемые сегментами. Эти сегменты последовательно нумеруются и передаются протоколу IP, который затем осуществляет сборку пакетов. TCP отслеживает количество сегментов, отправленных на тот или иной узел тем или иным приложением. Если отправитель не получает подтверждения в течение определенного периода времени, то TCP рассматривает эти сегменты как потерянные и повторяет их отправку. Повторно отправляется только потерянная часть сообщения, а не все сообщение целиком.

Протокол TCP на принимающем узле отвечает за повторную сборку сегментов сообщений и их передачу к соответствующему приложению.

FTP (протокол передачи файлов) и HTTP – это примеры приложений, в которых для обеспечения доставки данных применяется протокол TCP.

В некоторых случаях протокол подтверждения доставки (TCP) не требуется, так как это замедляет скорость передачи данных. В таких случаях более приемлемым из транспортных протоколов является UDP.

Протокол UDP выполняет негарантированную доставку данных и не запрашивает подтверждения от получателя. Это аналогично отправке письма обычной почтой без уведомления о доставке. Доставка письма не гарантируется, но шансы его доставки достаточно высоки.

Протокол UDP более предпочтителен для передачи потокового аудио, видео и голосовой связи по IP-протоколу (VoIP – голосовая связь на основе протокола IP). Подтверждение доставки лишь замедлит процесс передачи данных, и при этом повторная доставка нежелательна.

Примером использования протокола UDP является Интернет-радио. Если какое-либо сообщение затерялось в пути доставки по сети, оно не будет отправляться повторно. Пропадание нескольких пакетов будет восприниматься слушателем как кратковременное пропадание звука. Если для этого использовать протокол TCP, предусматривающий повторную доставку потерянных пакетов, то процесс передачи данных приостановится для приема потерянных пакетов, что заметно ухудшит качество воспроизведения.

4.1.4 распределение портовTCP/IP.

При доставке сообщения по протоколу TCP или UDP запрашиваемые протоколы и сервисы распознаются по номеру порта. Порт – это числовой идентификатор внутри каждого сегмента, используемый для учета отдельных сеансов связи и запросов сервисов, предоставляемых конечными узлами. В каждом сообщении, отправляемом с узла, указываются номера исходного и конечного портов.

Клиент указывает номер конечного порта в сегменте и тем самым сообщает конечному серверу, какой запрашивается сервис. Например, порт 80 обозначает протокол HTTP или веб-сервис. Если клиент в описании для конечного порта указывает порт 80, то сервер, принимающий это сообщение, уже «знает», что выполнен запрос веб-сервисов. Сервер может предоставлять несколько сервисов одновременно. Например, сервер может предоставлять веб-сервисы через порт 80 и одновременно сервисы обмена файлами по протоколу FTP через порт 21.

Номер исходного порта генерируется случайно устройством-отправителем для установления сеанса связи между двумя устройствами. Это позволяет устанавливать одновременно несколько сеансов связи. Другими словами, запросы сервиса HTTP с веб-сервера могут направляться несколькими устройствами одновременно. Отдельные сеансы связи отслеживаются по номерам исходных портов.

Номера исходного и конечного портов записываются в сегмент. Затем эти сегменты инкапсулируются в пакете IP. В пакете IP записывается IP-адрес исходного и конечного портов. Комбинация исходного и конечного IP-адресов, а также номеров исходного и конечного портов называется сокетом. Сокет используется для определения сервера и сервисов, запрашиваемых клиентом. Ежедневно тысячи узлов взаимодействуют с тысячами различных серверов. Их взаимодействия определяются с помощью сокетов.