Протоколы транспортного уровня
1. Протокол UDP (User Datagram Protocol)
Протоколы транспортного уровня получают данные от прикладных программ, при необходимости делят их на блоки и передают сетевому протоколу (IP-протоколу), а при приёме -- получают данные от IP-протокола и передают их прикладной программе.
Протокол UDP предназначен для ненадёжной передачи данных без подтверждения доставки (не ориентированный на соединение недостоверный протокол).
Структура пакета UDP
+---------------+--------------+
|16 Порт отправ.|16 Порт получ.|
+---------------+--------------+
|16 Длина дейт. |16 КС         |
+---------------+--------------+
|             Данные           |
+------------------------------+
Области использования UDP: UDP подходит для процесса, который требует простой связи "запрос -- ответ" без управления потоком и контроля ошибок. Он не подходит для передачи файлов. UDP подходит для многоадресного и широковещательного распространения. UDP используется для протоколов административного управления (SNMP).
2. TCP-протокол (Transport Control Protocol)
TCP -- это надёжный, ориентированный на соединение протокол. TCP позволяет создать поток байтов и получать информацию о прохождении этого потока.
[Отпр.]          [Получ.]
   v                ^
[ TCP ]байты инф.[ TCP  ]
   | ^------------+ ^
   +----------------+
      байты данных
Для функционирования потока байтов необходимо: 1) установить соединение отправителя с получателем; 2) отправитель должен передавать в единицу времени столько байтов, сколько способен принять получатель.
Для согласования скорости передачи и приёма у отправителя и получателя формируются специальные буферы памяти. В буфере памяти отправителя существует три типа ячеек: свободные ячейки, занятые ячейки (в которые уже занесены байты, подготовленные к отправке) и ячейки с отправленными байтами. В буфере памяти получателя два типа ячеек: свободные и занятые. Передающий процесс заносит байты в свободные ячейки. Принимающий процесс передаёт, сколько у него есть свободного места. Получатель принимает данные, передаёт их прикладной программе и сообщает отправителю номер последнего принятого байта. Отправитель переводит ячейки до заданного числа в свободные.
Пакеты, сформированные на TCP-уровне, называются сегментами. Структура сегмента:
+-------------------+-------------------+
|16 Порт отправ.    |16 Порт получ.     |
+-------------------+-------------------+
|32 Номер последовательности            |
+---------------------------------------+
|32 Номер подтверждения                 |
+-------+--------+-------+--------------+
|4 Смещ.|6 Резерв|6 Флаги|16 Размер окна|
+-------+--------++------+--------------+
|16 КС            |16 Указатель важности|
+-----------------+---------------------+
|               Опции                   |
+---------------------------------------+
|              Данные                   |
+---------------------------------------+
Порт -- номер, закреплённый за определённым приложением (FTP -- 20/21, HTTP -- 80,8008, SMTP -- 25, POP3 -- 110, HTTPS -- 443).
Номер последовательности -- номер, передаваемый последовательности, делимой на сегменты.
Номер подтверждения -- номер ожидаемого байта получателем.
Смещение данных -- смещение данных относительно начала сегмента (в 32-битных словах).
Флаги: URG (задействовано поле "указатель важности"), ACK (Acknowledgement -- номер подтверждения задействован), PSH (говорит получателю протолкнуть данные в вышестоящий протокол), RST (Reset -- разорвать соединение, очистить буфер), SYN (синхронизация номеров последовательности), FIN (окончание сессии).
Размер окна -- количество байтов, которые получатель готов принят.
Указатель важности -- порядковый номер байта, которым заканчиваются важные данные (анализируется только при включённом флаге URG).
3. MSS -- максимальный размер сегмента
MSS -- это размер наибольшей порции данных, которую TCP может отправить получателю.
После установления соединения отправитель и получатель согласовывают размер MSS. Если одна из сторон не принимает предложение другой стороны, то устанавливается MSS по умолчанию, равный 536 байт.
Для сети Ethernet максимальный MSS -- 1460 байт.
4.Механизм работы протокола
В работе протокола TCP можно выделить три стадии: 1) установка соединения; 2) передача данных; 3) завершение соединения.
Установка соединения: 1) отправитель отправляет получателю сегмент с номером последовательности и с флагом SYN; 2) получатель принимает сегмент, запоминает номер последовательности и пытается создать сокет для приёма данных; 3) в случае успеха получатель отправляет отправителю такой же сегмент, но уже с двумя флагами: SYN и ACK; в случае неудачи отправляет обратно пакет с флагом RST; 4) отправитель, получив сегмент с флагом SYN, тоже запоминает номер последовательности и посылает получателю сегмент с флагом ACK; если отправитель не получает ответа от получателя в течение 10 секунд, то он прекращает работу с ним; если получатель в состоянии SYN получает второй пакет с флагом ACK, он переходит в состояние готовности к приёму; если за некоторое время он не получил пакет с флагом ACK -- он ликвидирует сокет.
Завершение соединения: 1) отправитель посылает пакет с флагами FIN+ACK; 2) получатель присылает отправителю сегмент с этими флагами.