TCP срещу UDP: Демистифициране на дебата за надеждност срещу ефективност

Днес ще започнем, като се съсредоточим върху TCP. По-рано в главата за наслояването споменахме един важен момент. На мрежовия слой и по-долу става въпрос повече за връзки между хостове, което означава, че вашият компютър трябва да знае къде се намира друг компютър, за да се свърже с него. Комуникацията в мрежа обаче често е междупроцесна, а не междумашинна комуникация. Следователно, TCP протоколът въвежда концепцията за порт. Портът може да бъде зает само от един процес, което осигурява директна комуникация между приложни процеси, изпълнявани на различни хостове.

Задачата на транспортния слой е как да осигури директни комуникационни услуги между приложни процеси, работещи на различни хостове, така че е известен още като протокол от край до край. Транспортният слой скрива основните детайли на мрежата, позволявайки на приложния процес да вижда, че има логически комуникационен канал от край до край между двете обекти на транспортния слой.

TCP е съкращение от Transmission Control Protocol (Протокол за контрол на предаването) и е известен като протокол, ориентиран към свързване. Това означава, че преди едното приложение да може да започне да изпраща данни към другото, двата процеса трябва да извършат ръкостискане (handshake). Ръкостискането е логически свързан процес, който осигурява надеждно предаване и правилно приемане на данни. По време на ръкостискането се установява връзка между изходния и целевия хост чрез обмен на серия от контролни пакети и съгласуване на някои параметри и правила, за да се осигури успешно предаване на данни.

Какво е TCP? (Mylinking'sМрежов краниМрежов пакетен брокерможе да обработва както TCP, така и UDP пакети)
TCP (Протокол за контрол на предаването) е надежден, ориентиран към връзката, базиран на байтов поток комуникационен протокол на транспортно ниво.

Ориентиран към свързванеОриентирана към връзката означава, че TCP комуникацията е „един към един“, т.е. комуникация от точка до точка от край до край, за разлика от UDP, който може да изпраща съобщения до множество хостове едновременно, така че не може да се постигне комуникация „един към много“.
НадежденНадеждността на TCP гарантира, че пакетите се доставят надеждно до получателя, независимо от промените в мрежовата връзка, което прави формата на пакетите на протокола TCP по-сложен от този на UDP.
Базиран на байтов потокБазираният на байтов поток характер на TCP позволява предаването на съобщения с всякакъв размер и гарантира ред на съобщенията: дори ако предишното съобщение не е било напълно получено и дори ако следващите байтове са били получени, TCP няма да ги достави на приложното ниво за обработка и автоматично ще изпусне дублиращи се пакети.
След като хост А и хост Б установят връзка, приложението трябва само да използва виртуалната комуникационна линия, за да изпраща и получава данни, като по този начин гарантира предаването на данни. TCP протоколът е отговорен за контролирането на задачи като установяване, прекъсване и задържане на връзка. Трябва да се отбележи, че тук казваме, че виртуалната линия означава само установяване на връзка, докато TCP протоколът за връзка показва само, че двете страни могат да започнат предаване на данни и да гарантират надеждността на данните. Маршрутизиращите и транспортни възли се обработват от мрежовите устройства; самият TCP протокол не се занимава с тези подробности.

TCP връзката е пълнодуплексна услуга, което означава, че хост A и хост B могат да предават данни в двете посоки в TCP връзка. Тоест, данните могат да се прехвърлят между хост A и хост B в двупосочен поток.

TCP временно съхранява данни в буфера за изпращане на връзката. Този буфер за изпращане е един от кешовете, създадени по време на тристранното ръкостискане. Впоследствие TCP ще изпрати данните от кеша за изпращане към кеша за получаване на целевия хост в подходящото време. На практика всеки партньор ще има кеш за изпращане и кеш за получаване, както е показано тук:

Буферът за изпращане е област от паметта, поддържана от TCP имплементацията от страната на изпращача, която се използва за временно съхраняване на данни за изпращане. Когато се извърши тристранно ръкостискане за установяване на връзка, кешът за изпращане се настройва и използва за съхраняване на данни. Буферът за изпращане се настройва динамично според претоварването на мрежата и обратната връзка от получателя.

Буферът за получаване е област от паметта, поддържана от TCP имплементацията от приемащата страна, която се използва за временно съхраняване на получените данни. TCP съхранява получените данни в кеша за получаване и чака приложението от по-горен ред да ги прочете.

Обърнете внимание, че размерът на кеша за изпращане и получаване е ограничен. Когато кешът е пълен, TCP може да предприеме някои стратегии, като например контрол на претоварването, контрол на потока и др., за да осигури надеждно предаване на данни и стабилност на мрежата.

В компютърните мрежи предаването на данни между хостове се осъществява посредством сегменти. И така, какво е пакетен сегмент?

TCP създава TCP сегмент или пакетен сегмент, като разделя входящия поток на части и добавя TCP заглавки към всяка част. Всеки сегмент може да се предава само за ограничен период от време и не може да надвишава максималния размер на сегмента (MSS). По пътя си надолу, пакетният сегмент преминава през каналния слой. Каналният слой има максимална единица за предаване (MTU), която е максималният размер на пакета, който може да премине през каналния слой. Максималната единица за предаване обикновено е свързана с комуникационния интерфейс.

И така, каква е разликата между MSS и MTU?

В компютърните мрежи йерархичната архитектура е много важна, защото отчита разликите между различните нива. Всеки слой има различно име; в транспортния слой данните се наричат ​​сегмент, а в мрежовия слой данните се наричат ​​IP пакет. Следователно, максималната единица за предаване (MTU) може да се разглежда като максималния размер на IP пакета, който може да бъде предаден от мрежовия слой, докато максималният размер на сегмента (MSS) е концепция на транспортния слой, която се отнася до максималното количество данни, които могат да бъдат предадени от TCP пакет едновременно.

Обърнете внимание, че когато максималният размер на сегмента (MSS) е по-голям от максималната единица за предаване (MTU), фрагментацията на IP ще се извърши на мрежовия слой и TCP няма да раздели по-големите данни на сегменти, подходящи за размера на MTU. На мрежовия слой ще има раздел, посветен на IP слоя.