Протокол TCP IP

Федеральное агентство  по образованию

Федеральное государственное  образовательное учреждение

среднего профессионального  образования

«Сибирский профессионально-педагогический колледж»

 

 

 

 

 

 

Реферат

 по дисциплине «Компьютерные сети»

 на тему  «Протокол TCP IP»

 

 

 

 

Выполнил(а):

студент(ка) гр.В-555 Фадеева С.В.

Проверил(а):

Преподаватель:        Граустин В.В.

 

 

 

 

Омск 2011

 

Протокол управления передачей  
Протокол DARPA Internet  
Спецификация протокола

1. Введение 

Протокол управления передачей (TCP) предназначен для использования в качестве надежного протокола общения между хост-компьютерами в коммуникационных компьютерных сетях с коммутацией пакетов, а также в системах, объединяющих такие сети.

Данный документ описывает функции, которые должны выполняться протоколом управления передачей, программу, которая реализует протокол, а также ее интерфейс с программами или пользователями, нуждающимися в ее услугах.

1.1 Мотивация 

Компьютерные  коммуникационные системы играют все  более важную роль в военных, правительственных и гражданских приложениях. Этот документ в первую очередь освещает требования к компьютерным коммуникациям в военной области, и особенно к устойчивости в условиях недостаточной надежности коммуникаций и возможности перегрузок. Тем не менее, многие из этих проблем имеют место также в гражданском и правительственном секторе.

В условиях, когда стратегические и тактические сети компьютерных коммуникаций возникают и исчезают, важно обеспечить средства для их со единения, а также стандартные  протоколы коммуникации между процессами, которые бы поддерживали большой диапазон прикладных программ. Предвидя потребность в таких стандартах, Представительство Секретариата Обороны по научно-исследовательским и опытно- конструкторским работам предъявило протокол управления передачей (Transmission Control Protocol - TCP), описанный здесь, на основе стандартизации DoD протокола коммуникаций между процессами.

TCP - это протокол обеспечения  надежности прямых соединений, созданный  для многоуровневой иерархии  протоколов, поддерживающих межсетевые приложения. Протокол TCP обеспечивает надежность коммуникаций между парами процессов на хост-компьютерах, включенных в различные компьютерные коммуникационные сети, которые объединены в единую систему.

В отношении надежности протоколов более низкого, чем TCP, уровня сделаны весьма скромные запросы. TCP предполагает, что он может получить простой, потенциально ненадежный сервис для своих датаграмм со стороны протоколов нижнего уровня. В принципе, протокол TCP должен быть работоспособен на большом наборе коммуникационных систем, начиная с кабельных соединений и кончая сетями с переключением пакетов или электрических цепей.

Протокол TCP основывается на концепциях, впервые описанных  авторами Cerf и Kahn в документе [1]. TCP занимает в многоуровневой архитектуре протоколов нишу непосредственно над протоколом Internet, который позволяет протоколу TCP отправлять и получать сегменты информации переменной длины, заключенные в оболочку Internet датаграмм. Internet датаграмма предоставляет средства для адресации отправителя и получателя сегментов TCP в различных сетях. Протокол Internet также осуществляет любую фрагментацию и сборку сегментов TCP, необходимую для осуществления передачи и доставки через множество сетей и промежуточных шлюзов. Протокол Internet также обрабатывает информацию о приоритете, классификации безопасности, а также осуществляет разграничение TCP сегментов. Так что данная информация может быть передана напрямую через множество сетей.

Уровни протоколов

верхний уровень

TCP

протокол Internet

коммуникационная  сеть

Рис. 1

Большая часть этого документа  написана в связи с реализациями TCP протокола, которые вместе с протоколами  более высокого уровня присутствуют на хост-компьютере. Некоторые компьютерные системы будут включаться в сети через главные компьютеры, содержащие протоколы уровней TCP и Internet, а также специфическое сетевое программное обеспечение.

Спецификация TCP описывает  ее интерфейс с протоколами более высокого уровня, которые оказались осуществимы даже в случае главного компьютера, если реализован соответствующий протокол общения между хост-компьютером и главным компьютером.

1.2 Цель 

Протокол TCP обязан обеспечить надежный сервис для коммуникаций между процессами в многосетевой системе. Протокол TCP должен быть общим протоколом для коммуникаций между хост-компьютерами во множестве сетей.

1.3 Интерфейсы

Протокол TCP взаимодействует  с одной стороны с пользователем  или прикладной программой, а с другой - с протоколом более низкого уровня, таким как протокол Internet.

Интерфейс между  прикладным процессом и протоколом TCP мы поясняем с приемлемой детализацией. Этот интерфейс состоит из набора вызовов, которые похожи на вызовы операционной системы, предоставляемые прикладному процессу для управления файлами. Например, в этом случае имеются вызовы для открытия и закрытия соединений, для отправки и получения данных на установленных соединениях. Предполагается также, что протокол TCP сможет асинхронно взаимодействовать с прикладными программами. Хотя разработчикам TCP протокола и предоставлена значительная свобода в создании интерфейсов, которые соответствуют свойствам конкретной операционной системы, все же от любой приемлемой реализации требуются некие обязательные минимальные функции интерфейса между протоколом TCP и пользователем.

Интерфейс между  протоколом TCP и протоколами более  низкого уровня за дан в значительно меньшей степени, за исключением того, что должен существовать некий механизм, с помощью которого эти два уровня могут асинхронно обмениваться информацией друг с другом. Обычно полагают, что протокол нижнего уровня задает данный интерфейс. Протокол TCP спроектирован так, чтобы работать с весьма разнообразной средой объединенных компьютерных сетей. В данном документе предполагается, что протокол более низкого уровня - это Internet [2].

1.4 Действие

Как указывалось  ранее, главной целью протокола TCP является обеспечение надежного, безопасного  сервиса для логических цепей  или соединений между парами процессов. Чтобы обеспечить такой сервис, основываясь  на менее надежных коммуникациях Internet, система должна иметь возможности для работы в следующих областях:

• базовая передача данных
• достоверность
• управление потоком
• разделение каналов
• работа с соединениями
• приоритет и безопасность

Основные действия протокола TCP в каждой из этих областей описаны в следующих параграфах.

Базовая передача данных 

Протокол TCP способен передавать непрерывные потоки октетов  между своими клиентами в обоих  направлениях, пакуя некое количество октетов в сегменты для передачи через системы Internet. В общем случае протоколы TCP решают по своему усмотрению, когда производить блокировку и передачу данных.

Иногда пользователям  бывает необходимо убедиться в том, что все данные, переданные ими  протоколу TCP, уже отправлены. Для  этой цели определена функция проталкивания (push). Чтобы убедиться в том, что данные, отправленные протоколу TCP, действительно переданы, отправитель указывает, что их следует протолкнуть к получателю.

Проталкивание приводит к тому, что программы  протокола TCP сразу осуществляют отправление и, соответственно, получение остающихся данных. Правильно осуществленное проталкивание может быть невидимо для получателя, а сама функция проталкивания может не иметь маркера границы записи.

Достоверность.

Протокол TCP должен иметь защиту от разрушения данных, потери, дублирования и нарушения очередности получения, вызываемых коммуникационной системой Internet. Это достигается присвоением очередного номера каждому передаваемому октету, а также требованием подтверждения (ACK) от программы TCP, принимающей данные. Если подтверждения не получено в течении контрольного интервала времени, то данные посылаются повторно. Со стороны получателя номера очереди используются для восстановления очередности сегментов, которые могут быть получены в неправильном порядке, а также для ограничения возможности появления дубликатов.

Повреждения фиксируются  посредством добавления к каждому  передаваемому сегменту контрольной  суммы, проверки ее при получении  и последующей ликвидации дефектных  сегментов.

До тех пор, пока программы протокола TCP продолжают функционировать корректно, а система Internet не развалилась полностью на составные части, ошибки пересылки не будут влиять на правильное получение данных. Протокол TCP защищает от ошибок коммуникационной системы Internet.

Управление  потоком

Протокол TCP дает средства получателю управлять количеством  данных, посылаемых ему отправителем. Это достигается возвратом так  называемого "окна" (window) вместе с  каждым подтверждением, которое указывает  диапазон приемлемых номеров, следующих за номером последнего успешно принятого сегмента. Окно определяет количество октетов, которое отправитель может послать до получения дальнейших указаний.

Разделение  каналов

Чтобы позволить  на отдельно взятом компьютере многим процессам одновременно использовать коммуникационные возможности уровня TCP, протокол TCP предоставляет на каждом хост-компьютере набор адресов или портов. Вместе с адресами сетей и хост-компьютеров на коммуникационном уровне Internet они образуют сокет (socket - разъем).

Каждое соединение уникальным образом идентифицируется парой сокетов. Таким образом, любой сокет может одновременно использоваться во многих соединениях.

Соотнесение портов и процессов  осуществляется каждым хост- компьютером  самостоятельно. Однако оказывается  полезным связывать часто используемые процессы (такие как "logger" или сервис с разделением времени) с фиксированными документированными сокетами.

Работа  с соединениями 

Механизмы управления потоком и обеспечения достоверности, описанные выше, требуют, чтобы программы протокола TCP инициализировали и поддерживали определенную информацию о состоянии каждого потока данных. Набор такой информации, включающий сокеты, номера очереди, размеры окон, называется соединением. Каждое соединение уникальным образом идентифицируется парой сокетов на двух концах.

Если два процесса желают обмениваться информацией, соответствующие  программы протокола TCP должны сперва установить соединение (на каждой стороне  инициализировать информацию о статусе). По завершении обмена информацией соединение должно быть расторгнуто или закрыто, чтобы освободить ресурсы для предоставления другим пользователям.

Приоритет и безопасность

Пользователи  протокола TCP могут затребовать для  своего соединения приоритет и безопасность. Предусмотрены принимаемые по умолчанию характеристики соединений, когда такие параметры не требуются.