Мельников Д.А. Лекция №13: Протоколы транспортного уровня TCP и UDP

Подождите немного. Документ загружается.

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Чтобы избежать этого, используется следующий

прием: отправителю разрешается послать

некоторое количество, например N, единиц

информации (блоков) до получения квитанции на

первый блок. После получения квитанции на

первый блок разрешается отправить блок N+1 и

т.д. Такая схема передачи данных называется

методом скользящего окна, а число блоков N,

передаваемых в сеть до получения квитанции на

первый блок, — размером окна, или просто

окном. Протокол ТСР реализует оконное

управление квитированием на уровне байтов.

Чтобы избежать этого, используется следующий

прием: отправителю разрешается послать

некоторое количество, например N, единиц

информации (блоков) до получения квитанции на

первый блок. После получения квитанции на

первый блок разрешается отправить блок N+1 и

т.д. Такая схема передачи данных называется

методом скользящего окна, а число блоков N,

передаваемых в сеть до получения квитанции на

первый блок, — размером окна, или просто

окном. Протокол ТСР реализует оконное

управление квитированием на уровне байтов.

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

…

Рис.13.6. Структура “скользящего окна”

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

“Скользящее окно” определяется в буфере

передаваемых данных при помощи трех “границ”

(рис.13.6). Длина окна — это расстояние между

границами А и С. В примере, приведенном на

рисунке, данные от начала потока до границы А

(октеты 1 и 2) переданы получателю и квитированы;

данные между границами А и В (октеты 3...6)

переданы в сеть, ноещенеквитированы; данные

между границами В и С еще не переданы, но их

передача разрешена до прихода квитанций на

октеты 3...6; данные, следующие за границей С,

нельзя передавать до прихода этих квитанций.

“Скользящее окно” определяется в буфере

передаваемых данных при помощи трех “границ”

(рис.13.6). Длина окна — это расстояние между

границами А и С. В примере, приведенном на

рисунке, данные от начала потока до границы А

(октеты 1 и 2) переданы получателю и квитированы;

данные между границами А и В (октеты

3...6)

переданы в сеть, ноещенеквитированы; данные

между границами В и С еще не переданы, но их

передача разрешена до прихода квитанций на

октеты 3...6; данные, следующие за границей С,

нельзя передавать до прихода этих квитанций.

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

На основе метода скользящего окна работает

механизм группового квитирования,

заключающийся в следующем (рис.13.7). При

установлении соединения счетчики

последовательностей блоков у отправителя и

получателя устанавливаются в одинаковые

состояния (синхронизируются). Получатель, приняв

подряд несколько следующих блоков, в ответном

сообщении-квитанции передает отправителю номер

следующего байта данных, который он намерен

принять (номер последнего байта в последнем

корректно принятом блоке плюс единица).

На основе метода скользящего окна работает

механизм группового квитирования,

заключающийся в следующем (рис.13.7). При

установлении соединения счетчики

последовательностей блоков у отправителя и

получателя устанавливаются в одинаковые

состояния (синхронизируются). Получатель, приняв

подряд несколько следующих блоков, в ответном

сообщении-квитанции передает отправителю номер

следующего байта данных, который он намерен

принять (номер последнего байта в последнем

корректно принятом блоке плюс единица).

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Потеря

блока №2

Потеря

блока

№

Последовательность

передаваемых

блоков

1 2 3

4 5 6

7 8 9

№

Номер

блока

Передача

блока №1

“SYN”, N(S)=3

Передача

блока №1

“SYN”, N(S)=3

Последовательность

блоков

принята

Последовательность

блоков

принята

Отправитель

Получатель

Передача

блока №2

“SYN”, N(S)=6

Передача

блока №2

“SYN”, N(S)=6

Передача блока №3

“SYN”, N(S)=9

Передача блока №3

“SYN”, N(S)=9

Последовательность

передаваемых

блоков

1 2 3

4 5 6

7 8 9

№

Последовательность

пр

иняты

блоков

1 2 3

yyy

7 8 9

№

Номер

байта

Приём

блока №1

“SYN”, N(S)=3

Приём

блока №1

“SYN”, N(S)=3

Приём блока №3

“SYN”, N(S)=9

Приём блока №3

“SYN”, N(S)=9

Передача квитанции

“ACK”, N(R)=4

Передача квитанции

“ACK”, N(R)=4

Приём

квитанции

“ACK”, N(R)=4

Приём

квитанции

“ACK”, N(R)=4

Передача

блока №2

“SYN”, N(S)=6

Передача

блока №2

“SYN”, N(S)=6

Передача блока №3

“SYN”, N(S)=9

Передача блока №3

“SYN”, N(S)=9

Последовательность

ринят

ых

блоков

1 2 3

4 5 6

7 8 9

№

Приём

блока №2

“SYN”, N(S)=6

Приём

блока №2

“SYN”, N(S)=6

Приём блока №3

“SYN”, N(S)=9

Приём блока №3

“SYN”, N(S)=9

Передача квитанции

“ACK”, N(R)=10

Передача квитанции

“ACK”, N(R)=10

Приём квитанции

“ACK”, N(R)=10

Приём квитанции

“ACK”, N(R)=10

Рис.13.7. Фаза передачи данных (схема группового

квитирования)

Рис.13.7. Фаза передачи данных (схема группового

квитирования)

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Достоинства такой схемы — надёжность и

простота программной реализации.

Недостаток же в том, что при

восстановлении порядка приёма блоков

или при утере некоторого блока в случае

возникновения разрыва в принимаемой

последовательности относительно высока

вероятность ненужной повторной

ретрансляции фрагмента данных,

следующего за разрывом (такой повтор

показан на рис.13.7).

Достоинства такой схемы — надёжность и

простота программной реализации.

Недостаток же в том, что при

восстановлении порядка приёма блоков

или при утере некоторого блока в случае

возникновения разрыва в принимаемой

последовательности относительно высока

вероятность ненужной повторной

ретрансляции фрагмента данных,

следующего за разрывом (такой повтор

показан на рис.13.7).

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Защита от перегрузок. Управление

квитированием методом “скользящего окна”

предоставляет возможность управления потоком

в целях предотвращения перегрузок в сети.

Размер окна (поле “Размер длины “скользящего

окна” в формате ТСР-блока) есть не что иное, как

число байтов, направленных в сеть конкретным

источником. Изменяя размер окна для множества

источников информации, можно эффективно

управлять числом блоков, существующих в сети, и

посредством этого снимать перегрузки на

отдельных её участках.

Защита от перегрузок. Управление

квитированием методом “скользящего окна”

предоставляет возможность управления потоком

в целях предотвращения перегрузок в сети.

Размер окна (поле “Размер длины “скользящего

окна” в формате ТСР-блока) есть не что иное, как

число байтов, направленных в сеть конкретным

источником. Изменяя размер окна для множества

источников информации, можно эффективно

управлять числом блоков, существующих в сети, и

посредством этого снимать перегрузки на

отдельных её участках.

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Этот механизм используется ТСР-

протоколом для решения двух совершенно

разнородных задач защиты сети от

перегрузок.

Первая задача

— ликвидация перегрузки на

промежуточных узлах сети. Её решают

маршрутизаторы, “испытывающие”

перегрузку, направляя протоколам

конечных станций требования на

уменьшение размеров окон.

Этот механизм используется ТСР-

протоколом для решения двух совершенно

разнородных задач защиты сети от

перегрузок.

Первая задача

— ликвидация перегрузки на

промежуточных узлах сети. Её решают

маршрутизаторы, “испытывающие”

перегрузку, направляя протоколам

конечных станций требования на

уменьшение размеров окон.

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Вторая задача — защита от перегрузки буфера самого

программного ТСР-модуля, принимающего данные.

Получатель, квитируя некоторую последовательность

блоков, сообщает отправителю, какое количество байтов

информации он готов бесконфликтно принять. Тем

самым обеспечивается защита приемного устройства от

перегрузки (особенно это важно в случаях, когда

производительность источника и приемника информации

существенно различаются). Этот метод называется

декларацией приемного окна (window advertisement).

Если отправитель “не справляется” с входящим потоком,

то он может декларировать окно нулевого размера,

отказываясь тем самым от приёма информации.

Вторая задача

— защита от перегрузки буфера самого

программного ТСР-модуля, принимающего данные.

Получатель, квитируя некоторую последовательность

блоков, сообщает отправителю, какое количество байтов

информации он готов бесконфликтно принять. Тем

самым обеспечивается защита приемного устройства от

перегрузки (особенно это важно в случаях, когда

производительность источника и приемника информации

существенно различаются). Этот метод называется

декларацией приемного окна (window advertisement).

Если отправитель “не справляется” с входящим потоком,

то он может декларировать окно нулевого размера,

отказываясь тем самым от приёма информации.

Лекция

№

13:

Протоколы

транспортного

уровня

TCP

UDP

Отказ от приёма данных может войти в

противоречие с требованием активных

процессов произвести некоторые срочные

действия, например, экстренно прервать

передачу. В этом случае отправителю

разрешается послать данные с пометкой

“Срочно”, которые получатель обязан

принять, пусть даже ему придется

пожертвовать частью находящихся в

приемном буфере данных.

Отказ от приёма данных может войти в

противоречие с требованием активных

процессов произвести некоторые срочные

действия, например, экстренно прервать

передачу. В этом случае отправителю

разрешается послать данные с пометкой

“Срочно”, которые получатель обязан

принять, пусть даже ему придется

пожертвовать частью находящихся в

приемном буфере данных.