Компьютерные сети. 6-е изд.

Диаграмма состояний для установления и разрыва соединения показана на илл. 6.4. Каждый переход вызывается каким-то событием — операцией, выполненной локальным пользователем транспортной службы, или входящим пакетом. Для простоты мы будем считать, что каждый сегмент подтверждается отдельно. Мы также предполагаем, что используется модель симметричного разъединения, в которой клиент делает первый ход. Обратите внимание на простоту этого примера. Позднее, когда мы будем говорить о TCP, мы рассмотрим более реалистичные модели.

6.1.3. Сокеты Беркли

Теперь рассмотрим другой набор примитивов транспортного уровня — примитивы сокетов, используемые для протокола TCP. Впервые сокеты стали применяться в 1983 году в операционной системе Berkeley UNIX 4.2BSD. Очень скоро они приобрели популярность и сейчас широко используются для интернет-программирования в большинстве операционных систем, особенно UNIX; кроме того, существует специальный API, предназначенный для программирования сокетов в системе Windows — «winsock».

Илл. 6.4. Диаграмма состояний для простой схемы управления соединениями. Переходы, обозначенные курсивом, вызываются поступлением пакетов. Сплошными линиями показана последовательность состояний клиента. Пунктирными линиями показана последовательность состояний сервера

Примитивы сокетов перечислены на илл. 6.5. Модель сокетов во многом похожа на представленную выше, но обладает большей гибкостью и предоставляет больше возможностей. Сегменты, соответствующие этой модели, будут рассматриваться далее в этой главе.

Первые четыре примитива из списка выполняются серверами в указанной последовательности. Примитив SOCKET создает новый сокет и выделяет для него место в таблице транспортной подсистемы. Параметры вызова указывают используемый формат адресов, тип требуемой службы (например, надежный поток байтов) и протокол. В случае успеха SOCKET возвращает обычный файловый дескриптор, используемый при вызове следующих операций, подобно тому, как процедура OPEN работает для файла.

Примитив

Значение

SOCKET (СОКЕТ)

Создать новый сокет (гнездо связи)

BIND (СВЯЗАТЬ)

Связать локальный адрес с сокетом

LISTEN (ОЖИДАТЬ)

Объявить о желании принять соединение; указать размер очереди

ACCEPT (ПРИНЯТЬ)

Пассивно установить входящее соединение

CONNECT (СОЕДИНИТЬ)

Активно пытаться установить соединение

SEND (ОТПРАВИТЬ)

Отправить данные по соединению

RECEIVE (ПОЛУЧИТЬ)

Получить данные у соединения

CLOSE (ЗАКРЫТЬ)

Разорвать соединение

Илл. 6.5. Примитивы сокетов для TCP

У только что созданного сокета нет сетевых адресов. Они назначаются с помощью примитива BIND. После того как сервер привязывает адрес к сокету, с ним могут связаться удаленные клиенты. Вызов SOCKET не создает адрес напрямую, так как некоторые процессы придают своим адресам большое значение (например, они использовали один и тот же адрес годами, и он известен всем).

Далее идет вызов примитива LISTEN, который выделяет место для очереди входящих соединений на случай, если несколько клиентов попытаются соединиться одновременно. В отличие от аналогичного примитива в нашем первом примере, в модели сокетов LISTEN не является блокирующим вызовом.

Чтобы заблокировать ожидание входящих соединений, сервер выполняет примитив ACCEPT. Получив сегмент с запросом соединения, транспортная подсистема создает новый сокет с теми же свойствами, что и у исходного сокета, и возвращает для него файловый дескриптор. При этом сервер может разветвить процесс или поток, чтобы обработать соединение для нового сокета и вернуться к ожиданию следующего соединения для первоначального сокета. ACCEPT возвращает файловый дескриптор, который можно использовать для чтения и записи стандартным способом, как это делается в случае файлов.

Теперь посмотрим на этот процесс со стороны клиента. И здесь прежде всего должен быть создан сокет с помощью примитива SOCKET, но BIND в этом случае не требуется, так как используемый адрес не имеет значения для сервера. CONNECT блокирует вызывающего и инициирует активный процесс соединения. Когда этот процесс завершается (то есть когда соответствующий сегмент, отправленный сервером, получен), процесс клиента разблокируется, и соединение считается установленным. После этого обе стороны могут использовать SEND и RECIEVE для передачи и получения данных по полнодуплексному соединению. Могут также применяться стандартные UNIX-вызовы READ и WRITE, если нет нужды в использовании специальных свойств SEND и RECIEVE.

В модели сокетов используется симметричный разрыв соединения. Это происходит, когда обе стороны выполняют примитив CLOSE.