Установка TCP соединения. Протокол TCP — назначение и функционал

Когда два хоста осуществляют коммуникацию посредством TCP, соединение установливается прежде, чем может начаться обмен данными. После того, как коммуникация закончена, сессии закрываются, а соединение завершается. Механизмы соединения и сессий делают возможной функцию надежности TCP.

Смотрите рисунок, чтобы проследить шаги создания и завершения TCP соединения.

Хост отслеживает каждый сегмент данных в пределах сессии и обменивается информацией о том, какие данные получены каждым узлом, используя информацию в заголовке TCP .

Каждое соединение включает односторонние коммуникационные потоки, или сессии, чтобы установить и закончить TCP процесс между конечными устройствами. Чтобы установить соединение, хосты выполняют трехэтапное квитирование . Контрольные биты в заголовке TCP указывают на прогресс и состояние соединения. Трехэтапное квитирование:

• Устанавливает, что устройство назначения присутствует в сети
• Проверяет, что устройство назначения имеет активную службу и принимает запросы на номер порта назначения, который намеревается использовать клиент для сессии
• Сообщает устройству назначения, что клиент источника намеревается установить коммуникационную сессию на этот номер порта

В TCP соединениях, хост, выступающий в роли клиента, начинает сеанс с сервером. Чтобы понять, как работает трехэтапное квитирование, используемое процессе TCP соединения, следует рассмотреть различные значения, которыми обмениваются оба узла. Три шага в создании TCP соединения - это:

1. Клиент-инициатор посылает сегмент, содержащий начальный номер последовательности, который служит запросом к серверу, чтобы начать коммуникационную сессию.

2. Сервер отвечает сегментом, содержащим значение подтверждения, равное полученному номеру последовательности плюс 1, а также свое собственное значение последовательности синхронизации. Это значение на единицу больше чем номер последовательности, потому что ACK (подтверждение) всегда является следующим ожидаемым Байтом или Октетом. Это значение подтверждения позволяет клиенту привязать ответ обратно к исходному сегменту, который посылается на сервер.

3. Клиент-инициатор отвечает значением подтверждения, равным номеру последовательности, который он получил, плюс один. Это шаг завершает процесс установления соединения.

Внутри заголовка сегмента TCP есть шесть 1-битовых полей, которые содержат контрольную информацию, используемую, чтобы управлять процессами TCP. Это поля:

URG - Поле "Указатель важности" задействовано

ACK - Поле "Номер подтверждение" задействовано

PSH - Функция Push (протолкнуть данные, накопившиеся в буфере, в приложение пользователя)

RST - Сброс соединения

FIN - Больше нет данных от отправителя, завершение соединения

Эти поля называют флагами, поскольку каждое из этих полей занимает только один бит и поэтому может принимать только два значения: 1 или 0. Когда значение бита установлено в 1, оно указывает на то, какая контрольная информация в сегменте.

Завершение TCP соединения происходит в четыре шага, в результате обмена соответствующими значениями этих флагов.

Многим знакома аббревиатура TCP, гораздо меньшее количество людей знает, что это протокол передачи данных. Но практически никто не знает, как он устроен.

Внимание! Этот материал рассчитан на тех, кого действительно интересуется вопросом: «Как устроена сеть, и что я могу сделать, если буду это знать». Если же тебя еще смущают слова вроде DNS, Telnet, Socket — то можешь сразу забить на этот материал — такие «страшные» слова тут конечно не встретятся, но от этого содержание понятней не станет…

Для тех кто остался:

Наверное, многие из вас слышали такие слова как SYN-flooding или IP-spoofing. Все это разновидности атак — первая D.O.S., вторая
состоит в подмене IP-адреса. На первый взгляд между этими примерами нет ничего общего, но между тем, это не так — обе эти атаки не возможны без глубокого знания протокола TCP, протокола на котором стоит
Inet.

Спецификация протокола TCP описана в RFC793 . Рекомендую тебе ознакомится с этим документом, потому как хоть я и постараюсь повести до тебя самое важное, снабдив это важное соответствующими комментариями, которых ты не найдешь в мануале, но все же из-за малого объема и практического угла зрения, могу и упустить некоторые тонкости.

Данные, передаются в виде пакетов. Такая организация передачи означает, что данные, какого размера они ни были, разбиваются на отдельные фрагменты, которые формируются в пакеты (формирование пакетов предполагает, что к данным прибавляется служебный заголовок), после чего в виде пакетов данные передаются по сети (причем порядок передачи пактов может нарушаться). Принимающая система «собирает» из пакетов исходный массив данных на основании заголовков пакетов. Это не очень понятно, но только до тех пор, пока не рассмотрим структуру пакетов.

Структура TCP-пакета:

Поясню только самые важные места:

Адрес получателя, порт получателя и адрес отправителя, порт отправителя — это надеюсь понятно.

Sequence Number(SYN) — номер очереди или последовательный номер, показывает порядковый номер пакета при передаче, именно поэтому принимающая система собирает пакеты именно так, как надо, а не в том порядке, как они пришли.

Acknowledgment Number(ACK) — номер подтверждения, показывает, на пакет с каким SYN отвечает удаленная система, таким образом мы имеем представление, что удаленная система получила наш пакет с данным
SYN.

Контрольные биты- 6 бит (на схеме между reversed и window). Значения битов:

URG: поле срочного указателя задействовано
ACK: поле подтверждения задействовано
PSH: функция проталкивания
RST: перезагрузка данного соединения
SYN: синхронизация номеров очереди
FIN: нет больше данных для передачи

DATA — это непосредственно те данные, которые мы хотим передать.

Думаю, для начала это все, что нужно, чтобы понять принцип работы протокола. Более подробно о значении остальных полей ты можешь прочитать в в RFC793. Ну а мы лучше разберем как же все-таки это работает на практике.

Когда мы хотим установить соединение, мы отправляем удаленной системе пакет следующей структуры:

Client — SYN (856779) — Host

Где Client- это мы, a Host — это удаленная система. Как ты видишь, мы посылаем пакет лишь с указанием SYN — это значит, что этот пакет первый, мы ни на что не отвечаем (отсутствует ACK). Данный пакет выглядит примерно так:

20 53 52 43 00 00 44 45 53 54 00 00 08 00 45 00 00 2C C3 00 40 00 20 06 10 0C CB 5E FD BA CB 5E F3 47 04 07 00 17 00 0D 12 CB 00 00 00 00 60 02 20 00 D9 70 00 00 02 04 05 B4 2D

Интересный момент в том, откуда берется SYN. SYN образуется от первоначального номера очереди
(ISN) — это 32-битный номер от 1 до 4294967295 (2 в 32-ой степени). ISN при перезагрузке системы равен 1, затем каждую секунду он увеличивается на 128000 (строго говоря изменение происходит каждые 4 микросекунды) + при каждом установленном соединении он увеличивается на 64000. Получается, что цикл уникальности ISN, при условии того, что никакие соединения не устанавливались, составляет примерно 4,55 часа. Поскольку ни один пакет так долго по сети не путешествует, мы можем полагать, что SYN будет абсолютно уникальным.

Получив наш пакет, удаленная система отвечает, что получила и готова установить соединение. Данные пакет выглядит так:

Host — SYN (758684758) и ACK (856780) — Client

Как видишь, удаленная система дает понять, что получила наш пакет. Для этого она посылает нам ACK с номером «наш SYN+1». В добавок к этому удаленная система посылает нам свой SYN (мы же тоже будем отвечать). А ответ наш будет такой:

Client — SYN (856780) и ACK (758684759) — Host

Думаю тебе уже должно быть все понятно. Если кто не понял, то пакет означает следующее: ваш пакет с SYN (758684758) получен, соединение установлено, наш SYN равен 856780.

Эту процедуру называют «трехкратным подтверждением» или «трехкратным рукопожатием». Первые два этапа необходимы для синхронизации SYN наших систем, а третий — подтверждение того, что синхронизация произошла.

Далее у нас идет обмен данными, т.е. то, для чего соединение и устанавливалось. Причем надо заметить, что на всех стадиях обеспечение сохранности данных, передаваемых с использованием протокола TCP, осуществляется следующим образом: посланный пакет помещается в буфер и если за определенное время от удаленной системы не приходит пакет с подтверждением (ACK), то пакет посылается снова; если же подтверждение пришло, то пакет считается посланным успешно и удаляется из буфера.

Ну соединение нам больше не нужно, можно его и закрыть. Этот этап снова будет
состоять из нескольких стадий — надеюсь ты уже в состоянии сам прочитать эти пакеты.

Client — FIN(4894376) и ACK (1896955378) — Host

Host — ACK (4894377) — Client

Host — FIN (1896955378) и ACK (4894377) — Client

Client — ACK (1896955378) — Host

Думаю, ничего сложного здесь нет. Единственное, что стоит отметить — это флаг FIN, который означает желание завершить соединение.

Подводя небольшие итоги вышеизложенному, отметим в каких же случаях изменяются/не изменяются порядковые номера:

Передача одного FIN Пакета = +1
Передача одного SYN Пакета = +1
Передача одного ACK Пакета = 0
Передача одного SYN/ACK Пакета = +1
Передача одного FIN/ACK Пакета = +1
Изменение за 1 секунду = +128,000
Установление одного соединения = +64,000

Возможно, кто-то спросит: «А что будет, если машин получит пакет с таким ACK, которого не было?» (SYN=ACK-1, а пакет с таким SYN мы не посылали). Получив ответ непонятно на что, мы в свою очередь ответим удаленной системе NACK-пакетом (означает «не знаю о чем ты», никакого соединения не устанавливается), но, надеюсь, более подробно мы поговорим с тобой об этом в следующий раз.

TCP - это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета. В отличие от UDP , гарантирует, что приложение получит данные точно в такой же последовательности, в какой они были отправлены, и без потерь.

Протокол TCP используется в тех случаях, когда требуется надежная доставка сообщений. Он освобождает прикладные процессы от необходимости использовать таймауты и повторные передачи для обеспечения надежности. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) и TELNET. Кроме того, TCP используют система X-Window, rcp (remote copy - удаленное копирование) и другие "r-команды". Большие возможности TCP даются не бесплатно. Реализация TCP требует большой производительности процессора и большой пропускной способности сети. Внутренняя структура модуля TCP гораздо сложнее структуры модуля UDP.

Реализация TCP, как правило, встроена в ядро системы, хотя есть и реализации TCP в контексте приложения.

Когда осуществляется передача от компьютера к компьютеру через Internet, TCP работает на верхнем уровне между двумя конечными системами, например, интернет-браузер и интернет-сервер. Также TCP осуществляет надежную передачу потока байт от одной программы на некотором компьютере в другую программу на другом компьютере. Программы для электронной почты и обмена файлами используют TCP. TCP контролирует длину сообщения, скорость обмена сообщениями, сетевой трафик.

Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то модуль TCP на машине клиента и модуль TCP на машине сервера начинают общаться. Эти два оконечных модуля TCP поддерживают информацию о состоянии соединения, называемого виртуальным каналом. Этот виртуальный канал потребляет ресурсы обоих оконечных модулей TCP. Канал является дуплексным; данные могут одновременно передаваться в обоих направлениях. Один прикладной процесс пишет данные в TCP-порт, они проходят по сети, и другой прикладной процесс читает их из своего TCP-порта.

Протокол TCP разбивает поток байт на пакеты; он не сохраняет границ между записями. Например, если один прикладной процесс делает 5 записей в TCP-порт, то прикладной процесс на другом конце виртуального канала может выполнить 10 чтений для того, чтобы получить все данные. Но этот же процесс может получить все данные сразу, сделав только одну операцию чтения. Не существует зависимости между числом и размером записываемых сообщений с одной стороны и числом и размером считываемых сообщений с другой стороны.

Протокол TCP требует, чтобы все отправленные данные были подтверждены принявшей их стороной. Он использует таймауты и повторные передачи для обеспечения надежной доставки. Отправителю разрешается передавать некоторое количество данных, не дожидаясь подтверждения приема ранее отправленных данных. Таким образом, между отправленными и подтвержденными данными существует окно уже отправленных, но еще неподтвержденных данных. Количество байт, которые можно передавать без подтверждения, называется размером окна. Как правило, размер окна устанавливается в стартовых файлах сетевого программного обеспечения. Так как TCP-канал является дуплексным, то подтверждения для данных, идущих в одном направлении, могут передаваться вместе с данными, идущими в противоположном направлении. Приемники на обеих сторонах виртуального канала выполняют управление потоком передаваемых данных для того, чтобы не допускать переполнения буферов.

Схема работы пользовательского приложения с TCP в общих чертах состоит в следующем. Для передачи данных пользовательскому процессу надо вызвать соответствующую функцию TCP, с указанием на буфер передаваемых данных. TCP упаковывает эти данные в сегменты своего стека и вызывает функцию передачи протокола нижнего уровня, например IP.

На другом конце, получатель TCP группирует поступившие от протокола нижнего уровня данные в принимающие сегменты своего буфера, проверяет целостность данных, передает данные пользовательскому процессу и уведомляет отправителя об их получении.

Пользовательский интерфейс с TCP может выполнять такие команды как открыть (OPEN) или закрыть соединение (CLOSE), отправить (SEND) или принять (RECEIVE) данные, а также получить состояние соединения (STATUS).

В модели межсетевого соединения взаимодействие TCP и протоколов нижнего уровня, как правило, не специфицировано, за исключением того, что должен существовать механизм, который обеспечивал бы асинхронную передачу информации от одного уровня к другому. Результатом работы этого механизма является инкапсуляция протокола более высокого уровня в тело протокола более низкого уровня. Реализуется этот механизм через интерфейс вызовов между TCP и IP.

В результате работы этого механизма каждый TCP пакет вкладывается в «конверт» протокола нижнего уровня, например, IP. Получившаяся таким образом дейтаграмма содержит в себе TCP-пакет так же как TCP пакет содержит пользовательские данные.

Краткое описание протоколов семейства TCP/IP с расшифровкой аббревиатур

• ARP (Address Resolution Protocol, протокол определения адресов) : конвертирует 32-разрядные IP-адреса в физические адреса вычислительной сети, например, в 48-разрядные адреса Ethernet.

• FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов) : позволяет передавать файлы с одного компьютера на другой с использованием TCP-соединений. В родственном ему, но менее распространенном протоколе передачи файлов - Trivial File Transfer Protocol (TFTP) - для пересылки файлов применяется UDP, а не TCP.

• ICMP (Internet Control Message Protocol, протокол управляющих сообщений Internet) : позволяет IP-маршрутизаторам посылать сообщения об ошибках и управляющую информацию другим IP-маршрутизаторам и главным компьютерам сети. ICMP-сообщения "путешествуют" в виде полей данных IP-дейтаграмм и обязательно должны реализовываться во всех вариантах IP.

• IGMP (Internet Group Management Protocol, протокол управления группами Internet) : позволяет IP-дейтаграммам распространяться в циркулярном режиме (multicast) среди компьютеров, которые принадлежат к соответствующим группам.

• IP (Internet Protocol, протокол Internet) : низкоуровневый протокол, который направляет пакеты данных по отдельным сетям, связанным вместе с помощью маршрутизаторов для формирования Internet или интрасети. Данные "путешествуют" в форме пакетов, называемых IP-дейтаграммами.

• RARP (Reverse Address Resolution Protocol, протокол обратного преобразования адресов) : преобразует физические сетевые адреса в IP-адреса.

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, простой протокол обмена электронной почтой) : определяет формат сообщений, которые SMTP-клиент, работающий на одном компьютере, может использовать для пересылки электронной почты на SMTP-сервер, запущенный на другом компьютере.

• TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей) : протокол ориентирован на работу с подключениями и передает данные в виде потоков байтов. Данные пересылаются пакетами - TCP-сегментами, - которые состоят из заголовков TCP и данных. TCP - "надежный" протокол, потому что в нем используются контрольные суммы для проверки целостности данных и отправка подтверждений, чтобы гарантировать, что переданные данные приняты без искажений.

• UDP (User Datagram Protocol, протокол пользовательских дейтаграмм) : протокол, не зависящий от подключений, который передает данные пакетами, называемыми UDP-дейтаграммами. UDP - "ненадежный" протокол, поскольку отправитель не получает информацию, показывающую, была ли в действительности принята дейтаграмма.

Состав и предназначение полей заголовка

ТСР-сегменты отправляются как IP-дейтаграммы. Заголовок TCP, следующий за IP-заголовком, содержит информацию TCP-протокола.

Source Port (16 бит). Порт отправителя.

Destination Port (16 бит). Порт получателя.

Sequence Number (32 бита). Номер кадра. Номер кадра первого октета данных в этом сегменте (за исключением пакета, где присутствует флаг SYN). Если в пакете присутствует флаг SYN, то номер данного пакета становится номером начала последовательности (ISN) и номером первого октета данных становится номер ISN+1.

Acknowledgment Number (32 бита). Поле номера кадра подтвержденного получения. Если пакет содержит установленный контрольный бит АСК, то это поле содержит номер следующего пакета данных отправителя, который ожидает получатель. При установленном соединении пакет подтверждения отправляется всегда.

Data Offset (4 бита). Поле величины смещения данных. Оно содержит количество 32-битных слов заголовка TCP-пакета. Это число определяет смещение расположения данных в пакете.

Reserved (6 бит). Резервное поле. Поле зарезервировано.

Флаги управления (слева направо):

• URG: Флаг срочности

• АСК: Флаг пакета, содержащего подтверждение получения

• PSH: Флаг форсированной отправки

• RST: Переустановка соединения

• SYN: Синхронизация чисел последовательности

• FIN: Флаг окончания передачи со стороны отправителя

Window (16 бит). Окно. Это поле содержит количество байт данных, которое отправитель данного сегмента может принять, отсчитанное от номера байта, указанного в поле Acknowledgment Number.

Checksum (16 бит). Поле контрольной суммы. Это поле содержит 16 бит суммы побитных дополнений 16-битных слов заголовка и данных. Если сегмент содержит нечетное число байт заголовка и данных, последний байт дополняется справа нулями. При вычислении контрольной суммы поле контрольной суммы полагается равным нулю.

Urgent Pointer (16 бит). Поле указателя срочных данных. Это поле содержит значение счетчика пакетов, начиная с которого следуют пакеты повышенной срочности. Это поле принимается во внимание только в сегментах с установленным флагом URG.

Options. Поле дополнительных параметров: может быть переменной длины.

Padding. Заполнение: переменная длина. Заполнение (нулями) TCP-заголовка используется для выравнивания его по 32-битному слову.

Прежде чем данные могут быть отправлены между двумя хостами по протоколу TCP , должно быть установлено соединение. Один хозяин, называется сервер, слушает запросы на подключение. Хост запрашивает соединение и называется клиентом. Для запроса на подключение, клиент отправляет сегмент TCP с указанием своего номера порта и что он хочет подключиться. SYN (синхронизация порядковых номеров), флаг установлен, последовательность исходных данных клиента указывает номер.

Для предоставления связи, сервер отвечает на сегмент, в котором содержится заголовок исходной последовательности данных номера. SYN и ACK флаги установлены. Для подтверждения получения данных клиента порядковый номер в поле подтверждения содержит это значение плюс один.
Для завершения протокола установления соединения, клиент подтверждает номер последовательности данных серверу, отправляя обратно сегмент с установленным флагом ACK и признания поля, содержащего данные сервера и порядковый номер плюс один.
TCP сегменты передаются только между клиентом и сервером, если есть данные в потоке. Происходит опрос состояния. Если линия связи выходит из строя, на конце будут знать об отказе, пока данные не будут отправлены. На практике применение тайм-аута, как правило, разрывает соединение, если определенный промежуток времени прошел без активности. Тем не менее, можно продолжить не удачную сессию, как будто ничего не произошло, если вы можете установить соединение снова. (Заметим, что это верно только если ваш провайдер предоставляет вам фиксированный IP-адрес . Если IP-адрес выделяется динамически при входе в систему, вы не сможете возобновить связь, потому что ваш сокет (который, как мы уже отмечали ранее, состоит из вашего IP-адреса и номера порта) был бы другой.
Передача данных
После того, как соединение было установлено, данные могут быть отправлены. TCP-протокол скользящего окна означает, что нет необходимости ждать когда следует признать один сегмент, прежде чем другой может быть отправлен. Подтвержения отправляются только в случае необходимости немедленно или через определенный истекший интервал. Это делает TCP эффективным протокол для массовой передачи данных.
Одним из примеров, когда подтверждение отправляется немедленно, когда отправитель заполнит входной буфер приемника. Управление потоком осуществляется с помощью поля размера окна в заголовке TCP . В части, содержащей признание размера окна будет равно нулю. Когда приемник снова может принимать данные, направляется второе подтверждение с указанием новых размеров окна. Такое признание называется окно обновления.
При интерактивной сессии Telnet , один введенный символ на клавиатуре может быть отправлен в своем сегменте TCP . Каждый персонаж может быть признан сегментом вступления в другую сторону. Если вводимые символы нашли свое отражение на удаленном хосте, тогда еще пара отрезков могут быть получены, первый удаленным хостом, а второй, его признания, по Telnet клиента. Таким образом, один типизированный характер может привести к четырём IP-пакетам , каждый из которых содержит 20 байт IP-заголовка , 20 байт заголовка TCP и только один байт данных, передаваемых через Интернет.
TCP имеет некоторые особенности, чтобы попытаться сделать вещи немного более эффективным. Подтверждение задержки до 500 мс может быть указано в надежде, что в течение этого времени некоторые данные могут быть направлены в другую сторону, и признание контрольных данных вместе с ней.
Неэффективность отправки многих очень маленьких сегментов уменьшается на то, что называется Nagle алгоритмом. Это указывает, что сегмент TCP содержащий меньше данных, чем рекламируемый размер окна получателя может быть отправлен только если предыдущая часть была признана. Небольшое количество данных объединяются, пока они либо равны размеру окна, или если получил признание предыдущий сегмент. Чем медленнее соединение, тем больше будет период, в течение которого данные могут быть объединены, и, следовательно, меньше отдельных сегментов TCP будет отправлено в течение занятой ссылки.
Исправление ошибок
Важным преимуществом TCP на UDP является то, что это надежный транспортный протокол передачи данных. Он может обнаружить данные которые были успешно получены на другом конце, а если не были получены, TCP может предпринять шаги, чтобы исправить ситуацию. Если ничего не помогает, он может сообщить отправкой проблемы, так что он знает, что передача не удалась.
Самой распространенной проблемой является то, что сегмент TCP потерян или поврежден. TCP занимается этим, отслеживая принятые данные, которые он посылает. Если подтверждение не получено в течение интервала определённого протоколом, данные передаются снова.
Интервал, TCP будет ждать перед повторной передачей данных и зависит от скорости соединения. Протокол контролирует время, которое обычно требуется, чтобы получить признание и использует таймер для расчета периода для ретрансляции. Если подтверждение не будет получено после повторной отправки данных один раз, он отправляется повторно, на всё возрастающих интервалах, пока не будет получен ответ или (обычно) значение применения тайм-аута превышено.
Как уже упоминалось, TCP реализует поток управления с помощью поля размера окна в заголовке. Потенциал тупиковой ситуации возникает, если приемник останавливает поток данных, установив размер окна в ноль, и сегмент окна обновления, который предназначен для запуска потока данных снова теряется. На каждом конце соединения будут остановки, ожидая, пока другие что-то сделают.
Подтверждения сами по себе не ACKed, в этом случае стратегия ретрансляции не решит проблемы. Чтобы предотвратить возникновение тупиковой ситуации, TCP посылает зонд сообщения окна через регулярные промежутки времени для запроса о его приемнике размера окна.
Закрытие соединения
Когда приходит время, чтобы закрыть соединение TCP , каждое направление потока данных должно быть закрыто в отдельности. Один конец связи посылает сегмент, в котором установлен флаг FIN (закончил передачу данных). Получение данного сегмента признают, и принимающая сторона уведомляет его применение, чтобы другая сторона закрыла соединение,потому что осталась половина соединения.
Приемник может, если пожелает, продолжать передавать данные в другом направлении. Обычно, принимающее приложение будет заставлять TCP закрывать вторую половину соединения, используя такую ​​же процедуру.

Transmission Control Protocol (TCP) (протокол управления передачей) - один из основных сетевых протоколов Интернета, предназначенный для управления передачей данных в сетях и подсетях TCP/IP.

Выполняет функции протокола транспортного уровня модели OSI.

TCP - это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета (см. также T/TCP). В отличие от UDP гарантирует, что приложение получит данные точно в такой же последовательности, в какой они были отправлены, и без потерь.

Реализация TCP, как правило, встроена в ядро системы, хотя есть и реализации TCP в контексте приложения.

Когда осуществляется передача от компьютера к компьютеру через Интернет, TCP работает на верхнем уровне между двумя конечными системами, например, веб-обозреватель и веб-сервер. Также TCP осуществляет надежную передачу потока байтов от одной программы на некотором компьютере к другой программе на другом компьютере. Программы для электронной почты и обмена файлами используют TCP. TCP контролирует длину сообщения, скорость обмена сообщениями, сетевой трафик.

TCP устанавливает соединения, которые должны быть созданы перед передачей данных. TCP соединение можно разделить на 3 стадии:

Установка соединения

Передача данных

Завершение соединения

Установка соединения

Процесс начала сеанса TCP называется «тройным рукопожатием».

1. Клиент, который намеревается установить соединение, посылает серверу сегмент с номером последовательности и флагом SYN.

2. Если клиент получает сегмент с флагом SYN, то он запоминает номер последовательности и посылает сегмент с флагом ACK.

3. Если сервер в состоянии SYN-RECEIVED получает сегмент с флагом ACK, то он переходит в состояние ESTABLISHED.

Передача данных

При обмене данными приемник использует номер последовательности, содержащийся в получаемых сегментах, для восстановления их исходного порядка. Приемник уведомляет передающую сторону о номере последовательности, до которой он успешно получил данные, включая его в поле «номер подтверждения». Все получаемые данные, относящиеся к промежутку подтвержденных последовательностей, игнорируются. Если полученный сегмент содержит номер последовательности больший, чем ожидаемый, то данные из сегмента буферизируются, но номер подтвержденной последовательности не изменяется. Если впоследствии будет принят сегмент, относящийся к ожидаемому номеру последовательности, то порядок данных будет автоматически восстановлен исходя из номеров последовательностей в сегментах.

Для того, чтобы передающая сторона не отправляла данные интенсивнее, чем их может обработать приемник, TCP содержит средства управления потоком. Для этого используется поле «окно». В сегментах, направляемых от приемника передающей стороне в поле «окно» указывается текущий размер приемного буфера. Передающая сторона сохраняет размер окна и отправляет данных не более, чем указал приемник. Если приемник указал нулевой размер окна, то передача данных в направлении этого узла не происходит, до тех пор пока приемник не сообщит о большем размере окна.

Завершение соединения

Завершение соединения можно рассмотреть в три этапа:

Посылка серверу от клиента флагов FIN и ACK на завершение соединения.

Сервер посылает клиенту флаги ответа ACK , FIN, что соединение закрыто.

После получения этих флагов клиент закрывает соединение и в подтверждение отправляет серверу ACK , что соединение закрыто.