Павликевич М.Й Телекомунікаційні мережі ч2. Мережі ІР
Подождите немного. Документ загружается.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
161
Рис.12.
У цьому прикладі груповий широкомовний трафік від джерел, тобто від станцій A і D
поширюється до кореня (роутера D) і далі вниз по спільному дереву до двох приймачів – станцій
B і C. Оскільки всі джерела у цій широкомовній групі використовують спільне дерево, то
позначення (*,G) представляє його. У цьому випадку символ «*» означає всі джерела, а G
представляє широкомовну групу. Тому спільне дерево на рис.12 можна позначити як (*,
224,2,2,2).
7.5.3. Порівняння дерев джерел зі спільними деревами.
Обидва дерева не мають петель. Повідомлення реплікуються тільки тоді, коли дерево
розгалужується. Члени широкомовної групи можуть об’єднуватися у групу або залишати її в
будь-який момент часу, тому розподільче дерево повинне динамічно модифікуватися. Коли всі
активні приймачі у певній гілці зупинять приймання трафіку для конкретної широкомовної
групи, роутери відтинають цю гілку від розподільчого дерева і зупиняють пересилання трафіку
взовж гілки. Якщо ж хоч один приймач у цій гілці залишається активним і запитує груповий
широкомовний трафік, то роутер може динамічно модифікувати розподільче дерево і знову
розпочати пересилання трафіку.
Дерева джерел мають перевагу у створенні оптимального шляху між джерелом і
приймачами. Ця перевага гарантує мінімальну мережеву затримку при пересиланні групового
широкомовного трафіку. Однак, роутер мусить обслуговувати інформаційний шлях для кожного
джерела. Для мережі, яка має тисячі джерел і тисячі груп це службова навантаження швидко
приводить до проблеми з ресурсами роутера. Використання пам’яті для розміщення таблиці
групового широкомовного роутінгу є тим фактором, який мусить братися до уваги проектантами
мереж.
Спільні дерева мають ту перевагу, що вони вимагають мінімального обсягу стану(??) в
кожному роутері. Ця перевага зменшує загальні вимоги до пам’яті для мережі, яка допускає
тільки спільні дерева. Недоліком спільних дерев є те, що за певних обставин шляхи між
джерелом і приймачами можуть бути неоптимальними, що може вносити певні затримки при
дорученні пакетів. Наприклад, на рис.12 найкоротший шлях між станцією A (джерело 1) і
станцією B (приймач) може пролягати через роутер A або роутер C. Оскільки ми використовуємо
роутер D як корінь спільного дерева, то трафік мусить перетинати роутерми A, B, D і тоді C.
Мережеві проектанти мусять старанно розглядати розміщення пункту рандеву (RP), коли
впроваджується середовище тільки зі спільними деревами.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
162
7.6. Групове широкомовне пересилання
Роутінг при індивідуальній адресації (unicast) трафік маршрутується через мережу вздовж
окремого шляху від джерела до станції призначення. При цьому роутер не розглядає адреси
джерела, а лише адресу призначення і як пересилати трафік у напрямку до призначення. Роутер
сканує свою таблицю маррутизації, щоб знайти адресу призначення і тоді пересилає одну копую
пакету з індивідуальною адресою через коректний інтерфейс в напрямку до призначення. При
груповому широкомовному пересиланні джерело висилає трафік до довільної групи станцій, які
представлені груповою широкомовною адресою. Широкомовний роутер мусить визначити, який
напрям є напрямом отримання трафіку (від джерела) і який напрям (або напрями) є напрямом (чи
напрямами) відсилання трафіку. Якщо є декілька напрямів відсилання, то роутер реплікує пакет і
висилає його по придатний шляхах ( найкраща метрика індивідуального маршруту), що є
необов’язково вірне для всіх шляхів. Відсилання групового широкомовного трафіку від джерела
(а не до приймача) називають пересиланням по зворотньому шляху (Reverse Path Forwarding -
RPF).
7.6.1. Пересилання по зворотньому шляху (RPF)
Протокол PIM використовує звичайну (unicast) роутінгову інформацію для створення
розподільчого дерева вздовж зворотнього шляху від приймача до джерела. Груповий
широкомовний роутер тоді висилає пакети вздовж розподільчого дерева від джерела до
приймачів. RPF є ключовою концепцією для групового широкомовного пересилання, бо вона
надає можливість роутерам коректно висилати груповий широкомовний трафік вздовж
розподільчого дерева. RPF використовує чинні таблиці роутінгу з індивідуальною адресацією для
визначення сусідів вгору (до джерела) і вниз (до приймачів). Роутер може пересилати груповий
широкомовний пакет тільки тоді, коли він прийнятий через приймальний інтерфейс, тобто згори.
Ця перевірка RPF допомагає гарантувати, що розподільче дерево не має петель.
7.6.1.1.
Перевірка RPF
Коли роутер отримує груповий широкомовний пакет, то він здійснює RPF-перевірку цього
пакету і пересилає його далі тільки тоді, коли результат перевірки позитивний. Для трафіку,
скерованого від джерела вниз процедура RPF-перевірки здійснюється так:
1. Роутер контролює адресу джерела в таблиці роутінгу з індивідуальною адресацією, щоб
визначити, чи пакет прибув з інтерфейсу, який належить до зворотнього шляху до джерела.
2. Якщо це так, то RPF-перевірка успішна і пакет пересилається далі.
3. Якщо перевірка дала негативгий результат, то пакет знищується.
Рис. 13 показує приклад RPF-перевірки з негативним результатом.
Рис.13.
Як показано на рис.13, груповий широкомовний пакет від джерела 151.10.3.21 принятий на
послідовному інтерфейсі 0 (S0). Перевірка таблиці роутінгу показує, що S1 є інтерфейсом цього
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
163
роутера, який можна використати для перевилання індивідуально адресованих даних до
151.10.3.21. Оскільки пакет прийнятий на інтерфейсі S0, він знищується.
Рис. 14 показує приклад успішної RPF-перевірки.
Рис.14.
У цьому прикладі груповий широкомовний пакет приходить на інтерфейс S1. Роутер звертається
до своєї таблиці роутінгу і виявляє, що S1 – це коректний інтерфейс. Пакет пересилається.
7.6.2. Групова широкомовність, незалежна від протоколу (PIM).
PIM не залежить від протоколу роутінгу IP і може бути засобом досягнення мети для будь-
яких протоколів роутінгу з індивідуальною адресацією, які використовують до поширення таблиці
роутінгу, включно з протоколами EIGRP, OSPF, BGP та зі статичними маршрутами.PIM
використовує цю роутінгову інформацію для здійснення функцій групового широкомовного
пересилання. Хоч PIM називають протоколом роутінгу групової широкомовності, він на даний час
використовує таблицю роутінгу з індивідуальною адресацією для здійснення функцій RPF-
перевірки замість того, щоб будувати цілком незалежну таблицю для групового широкомовного
роутінгу. На відміну від інших протоколів роутінгу, PIM не висилає і не приймає модифікацій
роутінгу між роутерами.
7.6.2.1.
Щільний режим PIM (PIM Dense mode – PIM-DM)
PIM-DM використовує модель проштовхування (push model) для лавиноподібного
поширення трафіку до довільного краю мережі. Це метод грубої сили для доручення даних до
приймачів і міг би бути ефективним для певних впроваджень, у який активні приймачі містяться в
кожній підмережі. PIM-DM спочатку лавиноподібно поширює трафік по мережі. Роутери, які не
мають сусідів вниз, відрізають небажаний трафікЦей процес повторюється кожні 3 хвилини.
Роутери нагромаджують інформацію про стан, приймаючи потоки даних через
лавиноподібний процес і механізм відрізання. Ці потоки даних містять інформацію про джерело і
про групу, так що роутери можуть будувати свої таблиці групового широкомовного пересилання.
PIM-DM підтримує тільки дерева джерел, тобто входи (S,G) і не може бути використаний для
побудови спільного розподільчого дерева.
7.6.2.2.
Розріджений режим PIM (PIM Sparse Mode –PIM-SM).
PIM-SM використовує модель протягування (pull model) для доручення групового
широкомовного трафіку. Тільки ті мережеві сегменти з активними приймачами, які явно
запитували дані, можуть приймати трафік. PIM-SM поширює інформацію про активні джерела,
пересилаючи пакети даних по спільному дереву. Оскільки PIM-SM використовує спільне дерево
(щонайменше на початку), він вимагає використання пункту рандеву (RP), який повинен бути
адміністративно сконфігурований у мережі.
Джерела реєструються PR і тоді дані пересилаються вних по спільному дереву до
приймачів. Граничні роутери навчаються щодо окремих джерел, коли вони приймають пакети
даних від джерела зі спільного дерева через RP. Тоді граничний роутер висилає (S,G)-
повідомлення PIM до джерела. Якщо метрика для RP та сама або краща, тоді (S,G)-повідомлення
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
164
PIM буде пересилатися в тому ж напрямку, що й RP. У цьому випадку спільне дерево і дерево
джерел можуть розглядатися як конгруентні.
Рис.15 показує стандартне односпрямоване спільне PIM-SM-дерево. Роутер, найближчий
до джерела, реєструється з RP (частина A на рис.15) і тоді створює дерево джерела (S,G) між
джерелом і RP (частина B на рис.15). Дані висилаються вниз по спільному дереву (*,G) до
приймача від RP.
Рис.15.
Якщо спільне дерево неє оптимальним шляхомміж джерелом і приймачем, роутери
динамічно створюють дерево джерел і зупиняють трафік, який прямує вниз по спільному дереву.
Це поведінка за замовчуванням для програмного забезпечення Cisco IOS. Мережеві
адміністратори можуть змусити трафік прямувати по спільному дереву, стосуючи команду Cisco
IOS ip pirn spt-threshold infinity.
7.6.2.3.
Двосторонній PIM.
Двосторонній PIM (Bidirectional PIM - bidir-PIM) є вдосконаленням протоколу PIM,
опрацьованим для підвищення ефективності комунікації «багатьох з багатьма» всередині
індивідуального домену PIM. Широкомовні групи у двосторонньому режимі можуть
використовувати довільну кількість джерел з тільки мінімальним обсягом додаткового службового
навантаження. Спільні дерева, створені у розрідженому режимі PIM, є односторонніми
(односпрямованими). Це означає, що мусить бути створене дерево джерел, щоб доручити потік
даних до RP, тобто до кореня спільного дерева, і тоді цей потік може пересилатися вниз по гілках
до приймачів. Дані від джерела не можуть переміщатися вгору по спільному дереву до RP. Саме
це передбачене для двостороннього спільного дерева.
У двосторонньому режимі трафік маршрутується тільки вздовж двостороннього спільного
дерева, яке маршрутується для групи від RP. Тут IP-адреса RP діє як ключ, який дозволяє усім
роутерам встановити топологію дерева накриття (без петель), маршрутовану до цієї адреси. Вона
не мусить бути адресою роутера, але може бути будь-якою непризначеною IP-адресою у мережі,
досяжною через домен PIM.
Рис.16 показує двостороннє спільне дерево. Дані від джерела можутьпереміщатися вгору по
спільному дереву (*,G) до RP і тоді вниз по спільному дереву до приймача. Реєстраційний процес
відсутній і дерево джерела (S,G) не створюється.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
165
Рис.16.
Bidir-PIM виведене з механізмів розрідженого режиму PIM (PIM-SM) і використовує багато операцій
спільного дерева. Bidir-PIM також здійснює безумовне пересилання трафіку джерела вгору до RP по
спільному дереву, але не має процесу реєстрації для джерел, наявного в PIM-SM. Ці модифікації
необхідні і достатні, щоб дозволити пересилання трафіку до всіх роутерів, базованих виключно на
(*,G) групових широкомовних входах роутінгу. Ця властивість виключає будь-який стан, залежний
від джерела, і дозволяє масштабування до довільної кількості джерел.
7.7. Прагматична загальна групова широкомовність.
Прагматична загальна групова широкомовність (Pragmatic General Multicast – PGM) є
надійним груповим широкомовним транспортним протоколом для застосувань, які вимагають
впорядкованого доручення групових широкомовних даних без повторень від багатьох джерел до
багатьох приймачів. PGM гарантує, що приймач у широкомовній групі прийме всі пакети даних
від пересилання і повторного пересилання або зможе виявити втрату пакетів даних, яку
неможливо поправити.
Надійний транспортний протокол PGM впроваджений до джерел і до приймачів. Джерело
обслуговує висилання вікна вихідних пакетів даних і може повторно висилати окремі пакети,
якщо приймає негативні підтвердження (negative acknowledgment - NAK). Елементи мережі, так
як роутери, допомагають у стримуванні зростання кількості NAK (коли пакети даних
знищуються) і в ефективному пересиланні повторно висланих даних тільки до мережі, яка їх
потребує.
PGM опрацьований як вирішення для групових широкомовних застосувань з основними
вимогами щодо надійності. PGM працює краще, ніж протоколи з найкращим можливим
дорученням, але не є надійним на 100%. Специфікації PGM незалежні від Мережевого рівня і
опубліковані у RFC 3208.
7.8. Міждоменні групові широкомовні протоколи
Нижче розглянені міждоменні групові широкомовні протоколи, тобто протоколи, які
вживаються між груповими широкомовними доменами. ISP використовують ці протоколи для
пересилання групового широкомовного трафіку через Internet.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
166
7.8.1. Багатопротокольний граничний шлюзовий протокол.
Багатопротокольний граничний шлюзовий протокол (Multiprotocol Border Gateway
Protocol – MBGP) забезпечує надавачам послуг метод для розрізнення, які префікси маршрутів
вони повинні використовувати для здійснення групової широкомовної перевірки RPF. Перевірка
RPF є фундаментальним механізмом, який роутери вживають для визначення шляхів, якими
можна будувати дерева для пересилання трафіку і успішно доручати його від джерел до
приймачів.
Протокол MBGP описаний в RFC 2283. Оскільки він є розширенням BGP, то він містить
адміністративні механізми, потрібні провайдерам і споживачам у їх міждоменному середовищі
роутінгу, включно з всіми інструментами для роботи між різними автономними системами для
фільтрування та управління роутінгом (наприклад, карти маршрутів). Тому кожна мережа, яка
використовує внітрішній або зовнішній BGP, може вживати MBGP для застосування багатьох
засобів управління політикою, звичних у BGP, для конкретизації політики роутінгу (і тим самим,
політики пересилання) для групової широкомовності.
У BGP4 впроваджені два атрибути, MP_REACH_NLRI та MP_UNREACH_NLRI, які
створюють простий спосіб для підтримки двох множин роутінгової інформації, однієї для роутінгу
з індивідуальною адресацією, а другої – для групового широкомовного роутінгу. Маршрути,
асоційовані з груповим широкомовним роутінгом використовуються для RPF-перевірки на
границях між доменами.
Головною первагою MBGP є те, що об’єднання мереж може використовувати
неконгруентні топології для індивідуальної та групової адресації. Коли ці топології конгруентні,
то MBGP може стосувати різні політики для кожної з них. Обслуговуються окремі таблиці
роутінгу BGP для бази даних роутінгової інформації при індивідуальній адресації (Unicast
Routing Information Base – U-RIB) і при груповій адресації (Multicast Routing Information Base –
M-RIB). M-RIB виводиться з таблиці роутінгу для індивідуальної адресації з використанням
політик групового широкомовлення. Події перевірки RFP і пересилання PIM здіюснюються,
базуючись на інформації в M-RIB. MBGP є масштабованим, базованим на політиці міждоменним
протоколом роутінгу.
7.8.2. Груповий широкомовний протокол дослідження джерел.
У моделі розрідженого режиму PIM роутер досягає регістриджерел або приймачів за
допомогою RP. RP має інформацію про всі джерела і приймачі у кожній конкретній групі.
Мережеві адміністратори можуть бажати конфігурувати певні RP і створювати певні домени
PIM-SM. Однак у конкретному домені RP не має способу отримувати інформацію про джерела,
розташовані в інших доменах. Груповий широкомовний протокол дослідження джерел (Multicast
Source Discovery Protocol – MSDP) є елегантним способом вирішення цієї проблеми.
Протокол MSDP опрацьований для пірінгу (peering) між надавачами Internet-послуг (ISP).
MSDP дозволяє кожному ISP мати власний локальний RP і висилати та приймати груповий
широкомовний трафік до і від Internet. MSDP забезпечує RP спільною інформацією щодо
активних джерел. Пункти рандеву інформовані про приймачі у своїх локальних доменах. Коли RP
у віддаленому домені чує дещо про активні джерела, він пересидає цю інформацію до своїх
локальних приймачів і тоді групові широкомовні дані можуть бути переслані між доменами.
Корисною властивістю MSDP є те, що він дозволяє кожному домену обслуговувати незалежний
RP, який не відноситься до інших доменів. MSDP дає мережевому адміністратору опцію
селективного пересилання групового широкомовного трафіку між доменами або блокування
окремих груп або джерел. PIM-SM використовується для пересилання трафіку між доменами
групової широкомовності.
У кожному домені RP встановлює сесію пірінгу MSDP з використанням TCP-сполучення з
пунктами рандеву в інших доменах або з ганичними роутерами, пов'язаними з іншими доменами.
Коли RP навчається щодо нового групового широкомовного джерела всередтні власного домену
(через звичайний механізм PIM-реєстрації), то цей RP інкапсулює перший пакет даних у
повідомлення Активне-Джерело (Source-Active – SA) і висилає SA до всіх партнерів MSDP.
MSDP використовує модифіковану RPF-перевірку, доки SA досягне будь-якого роутера MSDP в
об’єднанні мереж – теоретично весь Internet, охоплений груповою широкомовністю. Якщо
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
167
партнер MSDP є пунктом рандеву і цей RP має вхід (*,G) для групи в SA (тобто це зацікавлений
приймач), то RP створює стан (S,G) для джерела і сполучає найкоротше дерево накриття з
джерелом. Спікер MSDP періодично висилає SA, які містять всі джерела всередині власного
домену RP. Рис.17 показує як дані можуть проходити між джерелом в домені A до приймача в
домені E.
Рис.17.
7.8.3. Пункт рандеву для всіх видів пересилання.
Пункт рандеву для всіх видів пересилання (Anycast RP) – це придатне застосування
MSDP, яке конфігурує розріджений режим групової широкомовності в мережі для забезпечення
стійкості до відмов і спільного навантаження load sharing всередині окремого домену групової
широкомовності.
Дво або більше пунктів рандеву конфігуруються з тією самою IP-адресою (наприклад,
10.0.0.1) на інтерфейсі зворотньої петлі loopback (див. рис.18). Ця адреса повинна бути
сконфігурованя як адреса станції з32-бітовою маскою. Всі раутери вниз конфігуруються так, що
10.0.0.1 є IP-адресою їх локального RP. IP-роутінг автоматично виділяє топологічно найближчий RP
для кожного джерела і приймача. Оскільки певні джерела використовують тільки один RP, а певні
приймачі – інший RP, то MSDP уможливлює пунктам рандеву обмін інформацією щодо активних
джерел. Всі пунки рандеву конфігуруються як MSDP-партнери відносно інших. Якщо який-небудь з
RP відмовить, то IP-роутінг збігається і один з пунктів рандеву повинен залишатися активним в
обидвох областях.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
168
Рис.18.
7.8.4. Групова широкомовність особливих джерел.
Групова широкомовність особливих джерел (Source Specific Multicast – SSM) є
розширенням протоколу PIM, яке надає механізм ефективного доручення даних в комунікації
«один-до-багатьох». SSM уможливлює клієнту-приймачу після отримання інформації щодо
конкретного джерела групової широкомовності від служби директорій безпосередньо приймати
контент від джерела, замість приймання його з використанням спільного RP. SSM усуває вимогу
до MSDP щодо розпізнавання активних джерел в інших доменах PIM. Це розпізнавання
здійснюється на Рівні застосувань, таких як WEB-сервер. SSM також усуває таку вимогу до RP.
У традиційних впровадженнях групової широкомовності застосування мусить
під'єднатися до адреси широкомовної групи, бо трафік розподіляється по цілій широкомовній
групі. Якщо два застосування з різними джерелами і приймачами використовують ту саму
групову широкомовну адресу, то приймачі обидвох застосувань можуть приймати трафік від
надавачів обидвох застосувань. Навіть коли відповідно запрограмовані приймачі можуть
фільтрувати небажаний трафік, у цій ситуації може генеруватися помітний рівень небажаного
мережевого трафіку.
У мережі з груповою широкомовністю, оснащеній SSM, роутер, розташований найближче
до приймача, може “бачити” запит від потенційного приймача застосування на під’єднання до
певного джерела. Приймач застосування сигналізує про свої наміри під’єднання до конкрекного
джерела, використовуючи режим INCLUDE у протоколі IGMP. Роутер групової широкомовності
може вислати запит безпосередньо до джерела замість до RP, як у режимі PIM-SM. Від цього
моменту джерело може висилати дані безпосередньо до приймача, використовуючи найкоротший
шлях. УSSM роутінг широкомовного трафіку повністю здійснюється через дерева джерел. Це не
спільні дерева, тому RP непотрібний.
Здатність SSM точно включати і видаляти окремі джерела дозволяє обмежений обсяг
безпеки даних. Трафік від джерела до групи, не точно перелічений у списку INCLUDE, може не
пересилатися до незацікавлених приймачів. SSM також вирішує колізію групових широкомовних
адрес, пов’язаних з застосуваннями типу «один-до-багатьох». Роутери, які працюють в режимі
SSM, можуть маршрутувати потоки даних, базуючись на повних (S,G)-адресах. Приймаючи, що
джерело має унікальну IP-адресу для пересилання до Internet, будь-яка (S,G) від цього джерела
теж буде унікальною.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
169
8. ОСНОВНІ ТРАНСПОРТНІ ПРОТОКОЛИ
8.1. Протокол TCP
8.1.1. Призначення TCP.
Протокол управління пересиланням (Transmission Control Protocol - TCP) – це один з основних
протоколів стеку TCP/IP (рис.8.1).
Рис. 8.1. Стек протоколів TCP/IP.
Якщо протокол IP займається пересиланням на Мережному рівні від станції до станції, то
протокол TCP працює на Транспортному рівні, займаючись тільки двома кінцевими ситемами (рис.
8.2). Зокрема, TCP здійснює надійне доручення впорядкованого потоку байтів між однією програмою
в одній станції та іншою програмою в іншій станції. У межах своїх завдань TCP регулює розмір
повідомлень, темп, у якому здійснюється обмін повідомленнями, і завантаженість мережі.
Рис. 8.2. Операції на протоколу TCP Транспортному рівні.
Модулі програмного забезпечення протоколу TCP у двох операційних системах
комунікуються, щоб передати повідомлення через мережу, перевіряють, чи пересилання є
авторизоване, і тоді обидві сторони готові до обміну інформацією, тобто встановлене сполучення.
Якщо з будь-яких причин сполучення порушується, то обидві станції виявляють обставини і
повідомляють відповідні ужиткові програми. Сполучення інаше називають віртуальним колом.
TCP забезпечує комунікаційні послуги на проміжному рівні між ужитковими програмами та
протоколом IP. Якщо ужиткова програми потребує переслати велику послідовність даних через
Internet з використанням IP, то замість здійснювати поділ даних між данограмами IP та ініціювати
послідовність запитів IP, програмне забезпечення може вислати один запит до TCP і цей протокол
займеться усіма подробицями пересилання. Наприклад, якщо сервер висилає файл до станції,
протокольний рівень TCP цього сервера подає файл як потік байтів і ділить цей потік на сегменти,
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
170
нумерує їх та пересилає кожен окремо на рівень IP. Програмний рівень IP поміщає кожен сегмент в
IP-данограму, додаючи заголовок, який містить, зокрема, IP-адресу призначення, Навіть коли кожен
пакет має однакову адресу призначення, він може бути маршрутизований через мережу по-різному.
Коли клієнтська программа станції-призначення отримує данограму, TCP-стек реасемблює
індивідуальні сегменти і забезпечує правильну їх послідовність у потоці до ужиткової програми.
Таким чином, протокол IP дбає про доручення данограм, а TCP займається утримання інформації про
індивідуальні порції даних (сегменти), на які він ділить повідомлення для ефективної маршрутизації
через мережу.
TCP надає послугу надійного доручення, тобто доручення потоку даних, висланих від однієї
станції до іншої, без повторень, помилок чи порушення порядку слідування байтів. Оскільки
пересилання данограм ненадійне, то для гарантування надійності пересилання використовується
техніка позитивного підтвердження (positive acknowledgment) з повторним пересиланням в разі
потреби. Ця фундаментальна техніка вимагає від приймача відповідати повідомленням-
підтвердженням на прийняті ним дані. Надавач утримує запис кожного висланого ним пакету і очікує
на підтвердження перед висиланням наступного пакету. Надавач також підтримує таймер, який
вказує момент висилання пакету, і здійснює повторне висилання, якщо цей таймер вичерпується.
Таймер потрібний у випадках, коли пакет пошкоджений або втрачений.
Внаслідок перевантаження мережі, балансування навантаження трафіку або внаслідок інших
непередбачуваних мережних обставин IP-данограми можуть бути втрачені або доручені з
порушенням їх початкової послідовності. TCP виявляє ці проблеми, спричиняє повторне пересилання
втрачених пакетів, перевпорядковує пакети з порушеною послідовністю і навіть допомагає
мінімізувати перевантаження мережі, зменшуючи появу інших проблем. Як тільки TCP-приймає
відновить ідеальну копію даних, які були вислані, він пересилає їх до ужиткової програми. Таким
чином TCP відділяє комунікацію ужиткових програм від подробиць мережної взаємодії.
Отже, основний метод роботи протоколу TCP включає:
обмін спеціальними сегментами для започаткування і припинення потоку даних між двома
станціями, тобто встановлення і припинення сполучення;
інкапсуляцію даних від застосувань вищих рівнів у сегменти TCP;
інкапсуляцію сегментів у IP-данограму;
пов’язання номера послідовності з кожним байтом у потоці даних;
забезпечення цілісності потоку даних.
TCP використовується у багатьох поширених ужиткових протоколах і програмах. Однак,
оскільки TCP оптимізований більше для надійного, ніж для вчасного доручення, то для нього
характерна відносно висока затримка (порядку секунд) внаслідок очікування на перевпорядкування
або на повторне пересилання втрачених пакетів. Це мало придатне для застосувань реального часу,
таких як Voice over IP. Для таких застосувань замість TCP рекомендують вживати інші протоколи,
наприклад, Real-time Transport Protocol (RTP), який базується на протоколі UDP.
8.1.2. Процеси, порти, сполучення і гнізда
8.1.2.1.
Процеси.
Існує багато означень поняття процес у комунікаційних і комп’ютерних системах загального
призначення. Найбільш типове з них – це стан програми, яка виконується в комп’ютерній системі,
здатній до параллельного і незалежного виконання декількох программ.
Комунікація між процесами виникає тоді, коли один процес пересилає інформацію до іншого
процесу або отримує інформацію від нього, при чому обидва процеси виконуються у тій самій
системі або в різних системах, сполучених через мережу. Типові приклади механізмів комунікації
між процесами включають файли (обмежені до спільної файлової системи), канали (придатні тільки
тоді, коли процеси спільно використовують загальний породжуючий процес), спільну пам’ять,
іменовані канали, пересилання повідомлень і гнізда (sockets). Абстракція гнізда є придатним методом
здійснення комунікації між процесами, базованої на мережі, в багатьох системах. Гнізда
забезпечують програмний інтерфейс до Транспортного рівня – протоколу TCP.