Введение в технологии TCP/IP

алгоритм, выполняемый на нескольких компьютерах
основной и первичной задачей сетевых протоколов

было обеспечение передачи данных
собственно организация сервиса передачи данных
организация маршрутизации
сигналлинг, мониторинг, управление
прикладные протоколы: электронная почта терминальный доступ и т.п.
сейчас понятие сетевого протокола в целом сохраняется, но
просматривается явная тенденция к усложнению протоколов
число протоколов стремительно растет, причем наибольшие «темпы роста» показывают протоколы прикладного уровня

сложны
Сеть гетерогенна, состоит из множества устройств, выпускаемых различными производителями; без

стандартизации функциональности и способов взаимодействия этих компонент сеть не будет работать

до незначительных различий можно считать, что
функциональность второго
(канального), третьего

(сетевого)
и четверного (транспортного)
уровней в моделях OSI/ISO и TCP/IP совпадают

www.protocols.ru - не бесспорна по декомпозиции и не совсем полна,

однако уточняет состав протоколов и показывает их взаимодействия
приводится для справки

сред передачи, (носителей, частой, контактов, типов модуляции, сигналов)
Канальный уровень
обеспечивает передачу

данных на однопролетном звене (связность смежных узлов)
передает фреймы (frame), иногда говорят - кадры
Сетевой уровень
обеспечивает передачу данных из конце в конец сети; делает сеть связной
передает пакеты
решает необходимую для передачи пакетов из конца в конец задачу маршрутизации
Транспортный уровень
обеспечивает взаимодействие приложений, определяет какому приложению доставить поток данных или сообщение
передает сегменты данных (TCP) или дейтаграммы (UDP)
Прикладной уровень
решает специфические, утилитарные, необходимые скорее человеку, чем системе, задачи

в сеть транспортный, сетевой и канальный уровень последовательно упаковывают (инкапсулируют)

данные «внутрь» своего пакета
такое включение протокола в протокол часто повторно применяется и в рамках одного и того же уровня управления
эта техника передачи одного протокола под заголовком («под видом») другого называется туннелированием

Техника туннелирования трафика имеет фундаментальное значение в сетевой информационной безопасности. На ней построена архитектура IPsec и многие другие решения

могут иметь различную природу и различные системы адресации канального уровня
Стек

TCP/IP устроен так, что от физической природы линии связи зависят только протоколы физического и канального уровней
IP и вышележащие протоколы абстрактны и «обязаны» работать «поверх» всех физических сетей, независимо от их природы

В сущности, «носителями протоколов TCP/IP» являются не физические подсети, а стеки сетевых компьютеров (хостов) и шлюзов (маршрутизаторов)

соединенных шлюзами (маршрутизаторами)
подсеть – это целостное адресуемое пространство (в терминах

IP-адресов)
IP-адрес – уникальное число, приписываемое сетевому интерфейсу; по IP-адресу находится получатель пакета (детали позднее)
шлюз – машина с 2мя (или более) сетевыми интерфейсами, «смотрящими» в разные подсети
Поток данных передается от приложения к приложению га оконечных устройствах, но на промежуточных устройствах (шлюзах) используются только три нижних уровня сетевого стека

двухточечную связность
IP (RFC791, 950, 919, 922, 2474) – обеспечивает негарантированную

дейтаграммную доставку пакетов по сети; 3 главных задачи IP и вспомогательных протоколов:
адресация сетевых объектов (включая конфигурирование адресов)
маршрутизация
обмен служебной информацией, разрешение конфликтных ситуаций, диагностика
2 главных задачи транспортных протоколов:
обеспечение заданного сервиса доставки данных
мультиплексирование/демультиплексирование трафика приложений

- адресация
- маршрутизация
- служебные обмены
Транспортные протоколы
Литература

(4, 0010)
HLENG, header length – длина заголовка
TOTAL LENGTH – полная

длина пакета
ID, identification – номер (идентификатор) фрагмента
FLG, flags - флаги
FRAGMENTATION OFFSET – начало фрагмента
TTL, time to live – время жизни
NEXT PROTOCOL – следующий протокол
HEADER CHECKSUM – контрольная сумма заголовка
SOURCE IP ADDRESS – адрес отправителя
DESTINATION IP ADDRESS – адрес получателя
IP OPTIONS – варианты
PADDIND – заполнение

Заголовок

Данные

Структура IP-пакета

Заголовок IP-пакета

управления приоритетом (качеством сервиса)
PRED, predecence – приоритет:
000: Routine
001: Priority
010: Immediate
011:

Flash
100: Flash override
101: Critical
110: Internetwork control
111: Network control
TOS, type of service – тип сервиса:
1000: Minimize delay
0100: Maximize throughput
0010: Maximize reliability
0001: Minimize monetary cost
0000: Normal service
MBZ – зарезервировано для последующего использования

Структура поля SERVICE TYPE

На обработке битов поля TOS строятся современные механизмы управления качеством сервиса (Quality of Service, QoS) для передачи голосового и видеотрафика

кадров (minimal transfer unit, MTU)
если на пути пакета встречается сеть

с MTU менее его размера, пакет фрагментируется
фрагменты «собирает» в исходный пакет получатель
Управляют фрагментацией поля ID, FLG, FRGMTTN OFFGSET
ID –уникальный идентификатор, единый для всех фрагментов серии
поле FLG:
1й бит – резерв, всегда 0
2й бит – DF, Do not Fragment – запрещает фрагментацию
бит MF – More Fragments – 0 для нефрагментированного или последнего пакета в серии, 1 – в противном случае

маршрутизации или по другим причинам пакет может бесконечно циркулировать по

некоторому пути в сети
поскольку маршрутизатор обрабатывает IP в дейтаграммном режиме, т.е. «забывает» о всех переданных пакетах (не хранит предысторию) – такие пакеты могут «бродить по сети» вечно
чтобы устранить перегрузку сети такими пакетами, введено поле TTL
хост-отправитель устанавливает TTL в некоторое заданной значение, отличное от нуля
при всякой переретрансляции промежуточные маршрутизаторы уменьшают значение TTL на единицу
когда поле TTL принимает значение 0 – пакет изымается из сети

протоколов, номер «вложенного» протокола кодируется в поле NEXT PROTOCOL:
0: Reserved
1:

Internet Control Message Protocol (ICMP)
2: Internet Group Management Protocol (IGMP)
3: Gateway-to-Gateway Protocol (GGP)
4: IP (IP encapsulation)
5: Stream
6: Transmission Control Protocol (TCP)
8: Exterior Gateway Protocol (EGP)
9: Private Interior Routing Protocol
17: User Datagram Protocol (UDP)
41: IP Version 6 (IPv6)
50: Encap Security Payload (ESP)
51: Authentication Header (AH)
89: Open Shortest Path First (OSPF)

Обратите внимание на множественность механизмов туннелирования трафика, заложенных в IP: IP может «нести» не только транспортные (TCP, UDP), служебные (ICMP, IGMP, GGP, EGP, OSPF), протоколы сетевой защиты (AH и ESP), но также нести «себя» (IP-IP инкапсуляция), IPv6

протоколы защиты информации AH и ESP) вообще не следит за

целостностью IP-пакетов
в этом есть резон, поскольку за целостностью данных «следят» протоколы канального и транспортного уровня, IP ни к чему дублировать их функциональность
единственная проверка, которую обеспечивает IP – проверка целостности собственной служебной информации (контрольная сумма заголовка пакета)

- адресация
- маршрутизация
- служебные обмены
Транспортные протоколы
Литература

обычно в dotted-decimal notation
aaa.bbb.ccc.ddd
Адресуемые объекты:
хосты (их сетевые интерфейсы)
сети
Классификация сетей:
до 16777214

хостов
до 65534 хостов
до 255 хостов
Групповые (multicast) адреса:
Internet group management protocol (IGMP), RFC1112, 2236

определяемое полем netID) можно разделить на несколько частей (подсетей)
возможные причины

для такого деления:
территориальное распределение адресного пространства
использование различных физических сред распространения данных в одной сети
необходимость логического деления пространства сети
инструмент деления: маска подсети
логические деление IP-адреса: [netID] [subnetID] [HostAddressSpace]
маска подсети: aaa.bbb.ccc.ddd, где битовое пространство [netID] и [subnetID] устанавливается в 1, а [HostAddressSpace] – в 0
маска подсети администрируется и используется локально в только в данной подсети

использоваться в инициализационной процедуре, когда рабочая станция не знает (или

хочет согласовать) свой IP-адрес
этот адрес может использоваться только как адрес отправителя и никогда как адрес получателя пакета
NetID заполнен нулями, а hostID имеет осмысленное значение – есть адрес конкретного хоста в сети, из которой он получил пакет
это адрес используется только как адрес получателя и никогда как адрес отправителя
NetID имеет некоторое значение, а hostID заполнен нулями – адрес некоторой сети (но ни одного из хостов данной сети)
Limited или local broadcast address – полезный, предположительно, когда идентификатор сети по каким-либо причинам неизвестен
использование этого адреса не рекомендуется
Direct broadcast address, широковещательный адрес, обращенный ко всем хостам в данной подсети
Тестовый адрес (loopback address), в котором первый байт имеет значение 127, а прочее поле не специфицировано (обычно заполняетсяединицами)
используется для задач отладки и тестирования
не является адресом никакой сети и роутеры никогда не обрабатывают его

0000000000

0000000000

0000000000

xxxxxxxxxx

xxxxxxsxxx

0000000000

1111111111

1111111111

xxxxxxxxxx

1111111111

1111110

xxxxxxxxxxxxx

Интернет почти исчерпано; поэтому для пользования внутри собственных сетей (без

выхода в Интернет) организации могут использовать т.н. частные (private), незарегистрированные адреса
RFC1918 рекомендует использовать для этих целей следующие адресные пространства:
сеть класса А – 10.0.0.0
16 сетей класса В – от 172.16.0.0 до 172.31.0.0
256 сетей класса С – от 192.168.0.0 до 192.168.255.0
когда хостам с этими адресами все-таки необходимо работать в Интернет – применяются технологии трансляции адресов (NAT, Network Address Translation)

независимым от природы (и внутренней адресации) физических подсетей, возникает задача

сопоставления адресов физических подсетей (канального уровня) и IP-адресов (сетевого уровня)
эту задачу решают протоколы ARP и RARP
В отдельных случаях требуется присвоить хосту IP-адрес
такое конфигурирование выполняют протоколы BOOTP и DHCP

протокол определения адресов)
сопоставляет 32-разрядные IP-адреса физическим адресам подсети, например, в

48-разрядные адреса Ethernet
Идея протокола ARP:
если узлу А необходимо связаться с узлом В, узел А знает IP-адрес узла В, но не знает его физического адреса, узел А шлет широковещательное сообщение, в котором запрашивает физический адрес узла В
все узлы принимают это сообщение, однако только узел В отвечает на него, высылая в ответ свой физический адрес узлу А
узел А, получив физический адрес В, кэширует его, с тем, чтобы не запрашивать его повторно при следующих обращениях к узлу В

Protocol, протокол обратного определения адресов)
сопоставляет IP адрес физическому
применяется, если

узел А из предыдущего примера «не знает» собственного IP-адреса
Идея протокола RARP:
узел А широковещательно вызывает RARP-сервер, закладывая в запрос свой физический адрес
RARP-сервер распознает запрос узла А, выбирает из некоторого списка свободный IP-адрес и шлет узлу А сообщение, включающее: динамически выделенный узлу А IP-адрес, физический и IP-адрес RARP-сервера
отказ RARP-сервера становится очень критичен, поэтому применяется резервирование RARP-серверов

работы протоколов BOOTP (Bootstrap) и DHCP (Dynamic host configuration protocol)

является конфигурирование IP-адресов, но применение этих протоколов – шире, и они не являются, строго говоря, протоколами сетевого уровня
Протокол BOOTP обеспечивает начальную загрузку бездисковых рабочих станций, сетевых принтеров и т.п.
Протокол DHCP базируется на BOOTP, но расширяет его возможности в двух отношениях:
DHCP может выдавать IP адрес «во временной пользование» на ограниченное время; эта функция важна для эффективного использования адресного пространства, когда в сети появляются и исчезают некоторые хосты
DHCP снабжает конфигурируемый хост не только IP-адресом, но и полным набором параметров стека (включая наборы параметров канального, сетевого и транспортного уровня)

уровне хоста
Be a router (on/off)

Non-local source routing (on/off)
Policy filters for non-local source routing (list)
Maximum reassembly size
Default TTL
PMTU aging timeout
MTU plateau table
на уровне интерфейса
IP address
Subnet mask
MTU
All-subnets-MTU (on/off)
Broadcast address flavor (0x00000000/0xffffffff)
Perform mask discovery (on/off)
Be a mask supplier (on/off)
Perform router discovery (on/off)
Router solicitation address
Default routers, list of:
router address
preference level
Static routes, list of:
destination (host/subnet/net)
destination mask (address mask)
type-of-service
first-hop router
ignore redirects (on/off)
PMTU
perform PMTU discovery (on/off)

Параметры канального уровня (поинтерфейсно):
Trailers (on/off)
ARP cache timeout
Ethernet encapsulation
Параметры протокола TCP:
TTL
Keep-alive interval
Keep-alive data size

- адресация
- маршрутизация
- служебные обмены
Транспортные протоколы
Литература

каждом хосте/маршрутизаторе
постановка задачи: на какой сетевой интерфейс нужно передать пакет,

чтобы он дошел до получателя?
Маршрутизационные таблицы (routing table) указывают, куда нужно перенаправлять пакет с заданным адресом
отдать некоторому хосту (прямая маршрутизация)
некоторому маршрутизатору (непрямая маршрутизация),
или передать в некоторую подсеть

Network interface

Transport

Входящая очередь пакетов

Опции маршрутизации

наш пакет?

ICMP

Маршрутизация

Таблицы маршрутизации

Протоколы маршрутизации, команды
netstat, route

да

IP

нет

на жестко заданных маршрутизационных таблицах
наиболее приемлема для хостов, работающих в

небольших сетях, поскольку хост не должен тратить много сил на задачи маршрутизации
часто маршрутную таблицу на хосте конфигурируют как небольшой список хостов-соседей и маршрутизатор по умолчанию (default gateway), которому хост и отдает все пакеты, маршрутизация которых у него не определена
логика default gateway работает и на уровне маршрутизаторов: маршрутизатор обязан знать все о своей локальной сети, однако информацией о внешних сетях он может и не владеть, обращаясь, при необходимости, к владеющим этой информацией внешним маршрутизаторам
Динамическая маршрутизация – позволяет хосту (маршрутизатору), взаимодействуя со смежными узлами по протоколам маршрутизации, обновлять и корректировать информацию в маршрутных таблицах

в Интернет делится на два уровня:
маршрутизацию внутри локальных (или целостных

многосегментных ведомственных сетей) – такие системы называют автономными системами, (autonomous system)
межсетевую маршрутизацию
Протоколы маршрутизации, осуществляющие межсетевую маршрутизацию называют exterior routing protocols, маршрутизацию внутри автономных систем осуществляют interior routing protocols

Xerox Corp., начало 1980х
прост (минимизирует путь только по числу хопоов),

ограничен (максимальная длина пути – 16 хопов) получил широкое распространение в малых сетях
Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), Cisco Systems, нач. 1980х
определяет путь с учетом скорости линий и суммарной задержки
развитие – Enhanced IGRP, более эффективен, м.б. использован для маршрутизации не только IP (IPX, AppleTalk)
Open Shortest Path First (OSPF), IETF
развитой междоменный иерархический (делит автономные системы на магистраль и подсети) протокол, разработанный взамен RIP
гибок, эффективен, поддерживает маски сетей переменной длины
Integrated intermediate System to Intermediate System protocol (IS-IS), ISO 10589
междоменный иерархический протокол маршрутизации, похож на OSPF
работает через множество LAN- и WAN-подсетей, двухточечные соединения, поддерживает протоколы OSI

динамическую маршрутизацию, очень прост, ограничен, исходит из предположения, что автономные

системы подключены к древесной топологии, не использует метрик
Border Gateway Protocol, BGP
работает в произвольных топологиях, исключает циклы, использует метрики, высоко масштабируем

IP
- IP-пакет
- адресация
- маршрутизация
- служебные обмены
Транспортные

протоколы
Литература

используется в случаях доставки информации об ошибках, причем
ICMP, как

и IP, – работает с негарантированной доставкой, сообщения об ошибках могут теряться, как всякие IP-пакеты
сообщения об ошибках в протоколе ICMP не выдаются с тем, чтобы избежать генерации бесконечных повторов
в случае ошибок фрагментации ICMP-сообщение генерируется только для первого фрагмента
уведомление направляется обычно отправителю, ICMP-сообщения никогда не высылаются в ответ на групповые сообщения и в случаях, когда адрес отправителя не определяет хост-источник однозначно

снабжается стандартным заголовком
TYPE – определяет тип сообщения (ICMP-приложения)
CODE – содержит

код ошибки код ошибки (специфичный для ICMP-приложения)
CHECKSUM – содержит контрольную сумму по ICMP-сообщению, начиная с поля тип и включая данные, которые могут следовать за заголовком сообщения

Поддерживаемые типы сообщений:

17: Address mask request
18: Address mask reply
30: Traceroute
31: Datagram conversion error
32: Mobile host redirect
33: IPv6 Where-Are-You
34: IPv6 I-Am-Here
35: Mobile registration request
36: Mobile registration reply
37: Domain name request
38: Domain name reply
39: SKIP
40: Photuris

0: Echo reply
3: Destination unreachable
4: Source quench
5: Redirect
8: Echo
9: Router advertisement
10: Router solicitation
11: Time exceeded
12: Parameter problem
13: Timestamp request
14: Timestamp reply
15: Information request (устарел)
16: Information reply (устарел)

хостом








Traceroute – трассировка пути к удаленному хосту
Usage: ping [-t]

[-a] [-n count] [-l size] [-f] [-i TTL] [-v TOS]
[-r count] [-s count] [[-j host-list] | [-k host-list]]
[-w timeout] destination-list

Options:
-t Ping the specified host until stopped.
To see statistics and continue - type Control-Break;
To stop - type Control-C.
-a Resolve addresses to hostnames.
-n count Number of echo requests to send.
-l size Send buffer size.
-f Set Don't Fragment flag in packet.
-i TTL Time To Live.
-v TOS Type Of Service.
-r count Record route for count hops.
-s count Timestamp for count hops.
-j host-list Loose source route along host-list.
-k host-list Strict source route along host-list.
-w timeout Timeout in milliseconds to wait for each reply.

Usage: tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j host-list] [-w timeout] target_name

Options:
-d Do not resolve addresses to hostnames.
-h maximum_hops Maximum number of hops to search for target.
-j host-list Loose source route along host-list.
-w timeout Wait timeout milliseconds for each reply.

сервис
- UDP
- TCP
Литература

для этого разработчикам приложений пришлось бы разбираться с неспецифичными для

них сетевыми задачами и приложения стали бы зависимы от типа сети
Транспортный уровень принимает потоки данных или сообщения, «упаковывает» данные приложений в IP-пакеты и передает в сеть
сервис негарантированной доставки единичных сообщений обеспечивает транспортный протокол UDP
потоковый транспортный сервис с надежной доставкой обеспечивает протокол TCP

Internetworking

Transport

Application

пакеты для множества приложений, возникает проблема разобраться – где чьи

данные
Сетевые приложения идентифицируются 16-разрядным числом – портом (port)
одно приложение может использовать несколько портов
сетевое соединение (между приложениями) однозначно определяется набором параметров:
(T-protocol, SRC-IP, SRC-port, DST-IP, DST-port)

предписанные (well-known) и динамически назначаемые
номера предписанных портов лежат в диапазоне

от 1 до 1023
распределением (предписанием) well-known портов занимается специальная организационная структура Интернет – IANA
well-known порты приписываются серверам известных (широко распространенных) приложений; клиенты обычно используют эфемеридные, динамически назначаемые порты
динамически назначаемые порты используются либо известными приложениями для установления временных соединений, либо нераспространенными приложениями
когда нераспространенному приложению необходимо получить номер порта, либо когда возникает конфликт использования номеров портов (например, когда на сервере работают два однотипных известных приложения), приложения запрашивают динамический номер порта у TCP/IP-стека

для передачи данных по сети является предложенный в BSD Unix

интерфейс socket
socket описывает сетевое соединение, как файл ввода-вывода
окончание соединения socket идентифицируется триадой
(T-protocol, IP-address, process port),
которую также называют транспортным адресом
(socket или transport address)

сервис
- UDP
- TCP
Литература

(RFC 768) обеспечивает обмен единичными сообщениями между приложениями
UDP очень прост,

это прямая ретрансляция сервиса протокола IP приложениям
UDP - дейтаграммный протокол, не гарантирующий доставку (может как терять, так и дуплицировать сообщения) и не сохраняющий порядка следования сообщений
Сообщение протокола UDP называют пользовательской дейтаграммой (user datagram)

DESTINATION PORT – порты процесса-отправителя и процесса-получателя
source port имеет ненулевое

заполнение, если процесс-отправитель должен получить ответное сообщение
UDP MESSAGE LENGTH – полная длина заголовка и сегмента данных
UDP CHECKSUM – контрольная сумма

TCP обязателен, а в UDP опционален: заполнение поля СHECKSUM нулями

означает в UDP отказ от расчета контрольной суммы
при отказе от расчета контрольной суммы в UDP следует иметь ввиду, что сохранность блока данных не гарантирована ничем, кроме канального протокола
Расчет контрольной суммы производится по трем структурам данных:
псевдозаголовку
транспортному заголовку
сегменту данных транспортного сообщения

Пространство расчета контрольной суммы

Структура псевдозаголовка

сервис
- UDP
- TCP
Литература

(RFC793)
обеспечивает транспорт потоков (stream) т.е. приложение, передающее данные, не

заботится о том, чтобы передавать транспортному протоколу информацию порциями
обрабатывает неструктурированные потоки данных, т.е. не накладывает никаких ограничений на состав потока и взаимосвязи между его элементами
буферизует данные, передаваемые в сеть
организует т.н. виртуальные соединения посредством предварительной согласовательной процедуры
обеспечивает полнодуплексное соединение при этом обеспечивается
управление потоком (в зависимости от пропускной способности и загрузки сети)
обеспечивает целостность потока и гарантирует доставку данных

каждый из которых включается затем в IP пакет
Заголовок сегмента (транспортный

заголовок ТСР) обеспечивает возможность для передачи управляющей информации протокола вместе с трафиком (piggybacking)

– номера портов отправителя и получателя сообщения
SEQUENCE, ACKNOLEDGEMENT NUMBER, WINDOW,

URGENT POINTER – поля для управления потоком
DATA OFFSET – указатель на конец заголовка (начало блока данных)
CHECKSUM – контрольная сумма по сегменту данных
OPTIONS – варианты
PADDING - заполнение

данных
ACK, acknowledgement – подтверждение приема
PSH, push – очистка буфера
RST, reset

– переустановление соединения
SYN, synchronize – синхронизация потоков
FIN, finish – окончание потока данных

удобно пояснить на основе конечного автомата; состояния:
CLOSE – холостое состояние,

отсутствие соединения
LISTEN, SYN RECVD, SYN SENT – промежуточные состояния фазы установления соединения
ESTABLISHED – соединение установлено, передача данных
CLOSE WAIT, LAST ACK, FIN WAIT 1,2, CLOSING, TIMED WAIT – промежуточные состояния фазы завершения соединения

уведомили друг друга об этом
счетчики потоков установлены в начальные состояния

буфера очередную порцию данных, формирует TCP-сегмент, рассчитывает контрольную сумму (см.

«Контрольная сумма Т-протоколов»), высылает сегмент, устанавливает тайм-аут на ожидание квитанции
Получатель получает сегмент, сверяет контрольную сумму, выдает квитанцию
если контрольная сумма сошлась – ACK SQNC=X+L+1 (ожидание порции потока со следующего байта)
если сумма не сошлась – квитанция не высылается
Получив квитанцию, отправитель перемещает счетчик переданного потока в позицию, соответствующую ACK SQNC

квитанция) потеряны – отправитель по истечении тайм-аута повторяет передачу сегмента
Длительность

тайм-аута должна быть настроена для пары отправитель-получатель
если оба в одной локальной сети – тайм-аут м.б. несколько миллисекунд
если на разных концах земли – требуется тайм-аут 1-10 с
ТСР производит измерение времени до прихода квитанции (round trip time, RTT)
Результаты измерений RTT усредняются с убывающим для более ранних измерений весом
Длительность тайм-аута выбирается пропорциональной усредненному (с убывающим во времени весом) времени двойного прохода

после поступления квитанций (верхний рисунок), пропускная способность линии сильно падает

из-за больших времен ожидания квитанций
Эффективность можно существенно поднять, если позволить отправителю высылать N сегментов до поручения квитанции на 1й сегмент из серии N (нижний рисунок)
число N называется [скользящим] окном, а этот механизм – оконным управлением потоком

эффективно управлять интенсивностью потока данных
при N=1 реализуется последовательная передача сегмент-квитанция
при

больших N реализуется практически непрерывный дуплексный поток сегментов и квитанций
Механизм оконного управления потоком используется в TCP/IP для управления загрузкой сети (при перегрузке производится уменьшение окон передающих трафик узлов)

Отправитель

Получатель

Сегмент 1

Квитанция 1

Квитанция 2

Квитанция 3

Сегмент 2

Сегмент 3

Сегмент 1

Квитанция 1

.
.
.

Квитанция 10

Сегмент 10

Окно = 1

Окно = 10

.
.
.

устройстве диагностируется по увеличению задержки передачи пакетов (дополнительно – по

ICMP-сообщениям от промежуточных маршрутизаторов)
Методы управления перегрузкой:
на оконечных устройствах:
мультипликативное уменьшение окна (всякий раз вдвое, вплоть до 1) и увеличение тайм-аута
медленный старт: после восстановления работоспособности сети (устранение перегрузки) – увеличение окна вдвое (на 1 сегмент) по всякому факту подтверждения приема до размера окна получателя
на промежуточных устройствах:
усечение (сброс) хвоста очереди или, более поздний и оптимальный механизм – произвольный ранний сброс хвоста очереди

входном буфере
иногда, например, после набора команды в терминальном режиме, требуется

передать данные срочно, не ожидая наполнения буфера
для этого:
в прикладном интерфейсе TCP используется команда push, «выталкивающая» данные из выходного буфера в сеть
бит PSH устанавливается в значение 1, чтобы принимающий трафик узел немедленно произвел прием данных

передать данные срочно, вне очереди (out of band), например, для

передачи запроса на перезагрузку удаленного компьютера нужно указать получателю на подлежащие срочному приему данные:
бит URG=1
указатель срочных данных указывает на позицию срочных данных в сегменте
Получатель примет данные, игнорируя необработанную входную очередь

штатное завершение ТСР-соединения по каким-либо причинам невозможно, используется аварийный механизм

сброса соединения
инициатор высылает сегмент с установленным битом RST
получатель немедленно разрывает соединение

(IBM)
Стек TCP/IP (перевод World of Protocols, © RADCOM Ltd., 1999,

публикация www.protocols.ru)
Internetworking with TCP/IP by Douglas E. Comer, Prentice Hall, 4th edition, January 18, 2000)
RFC 768, User Datagram Protocol
RFC 791, Internet Protocol
RFC 793, Transmission Control Protocol
RFC 826, An Ethernet Address Resolution Protocol
RFC 919, Broadcasting Internet Datagrams
RFC 922, Broadcasting Internet Datagrams In the Presence of Subnets
RFC 950, Internet Standard Subnetting Procedure
RFC 951, Bootstrap Protocol (BOOTP)
RFC 1112, Host Extensions for IP Multicasting
RFC 1293, Inverse Address Resolution Protocol
RFC 1918, Address Allocation for Private Internets
RFC 2131, Dynamic Host Configuration Protocol
RFC 2132, DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions
RFC 2236, Internet Group Management Protocol, Version 2
RFC 2474, Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers