Компьютерные сети. 6-е изд.

Бит SYN применяется для установки соединения. У запроса соединения бит SYN = 1, а бит ACK = 0, то есть поле подтверждения не задействовано. Но в ответе на этот запрос подтверждение есть, поэтому значения этих битов таковы: SYN = 1, ACK = 1. Таким образом, бит SYN используется для обозначения как сегмента CONNECTION REQUEST, так и CONNECTION ACCEPTED, а бит ACK — чтобы различать их.

Бит FIN используется для разрыва соединения. Он сообщает, что у отправителя больше нет данных для передачи. Однако, даже закрыв соединение, процесс может продолжать получать данные в течение неопределенного времени. У сегментов с битами FIN и SYN есть порядковые номера, что гарантирует правильный порядок их выполнения.

Управление потоком в TCP осуществляется при помощи раздвижного окна переменного размера. Поле Window size (Размер окна) сообщает, сколько байтов может быть отправлено после подтвержденного байта. Нулевое значение Window size означает, что все байты до Acknowledgement number – 1 включительно пришли, но получатель их еще не обработал, и поэтому остальные байты он пока принять не может. Позже получатель может разрешить дальнейшую передачу, отправив сегмент с таким же значением Acknowledgement number и ненулевым значением Window size.

В главе 3 мы изучали протоколы, в которых подтверждения приема фреймов были связаны с разрешениями на продолжение передачи. Это следствие фиксированного размера раздвижного окна в этих протоколах. В ТСР подтверждения отделены от разрешений на передачу. В сущности, получатель может сказать: «Я получил байты вплоть до k-го, пока что достаточно, спасибо». Такое разделение (а если точнее, окно переменного размера) придает протоколу дополнительную гибкость. Далее мы обсудим его более детально.

Поле Checksum служит для повышения надежности. Как и в UDP, оно содержит контрольную сумму заголовка, данных и псевдозаголовка. Но в отличие от UDP псевдозаголовок содержит номер протокола TCP (6), а контрольная сумма является обязательной. Более подробная информация приведена в разделе 6.4.1.

Поле Options предоставляет дополнительные возможности, не покрываемые стандартным заголовком. Существует множество параметров, и некоторые из них широко используются. Они имеют разную длину, кратную 32 битам (лишнее место заполняется нулями), и могут доходить до отметки в 40 байт — максимального размера заголовка TCP. При установлении соединения факультативные поля могут использоваться для того, чтобы договориться с противоположной стороной или просто сообщить ей о характеристиках этого соединения. Существуют поля, сохраняющиеся в течение всего времени жизни соединения. Все факультативные поля имеют формат Тип-Длина-Значение (Type-Length-Value).

С помощью одного из таких полей хост может указать максимальный размер сегмента (Maximum Segment Size, MSS), который он может принять. Чем больше размер, тем выше эффективность, так как при этом снижается удельный вес накладных расходов в виде 20-байтных заголовков, однако не все хосты способны принимать крупные сегменты. Хосты могут сообщить друг другу MSS во время установки соединения. По умолчанию он равен 536 байтам. Все хосты обязаны принимать TCP-сегменты размером 536 + 20 = 556 байт. Для каждого направления можно установить свой MSS.

Для линий с высокой скоростью передачи и/или большой задержкой окно в 64 Кбайт, соответствующее 16-битному полю, оказывается слишком маленьким. Так, на линии OC-12 (со скоростью приблизительно 600 Мбит/с) для вывода полного окна в 64 Кбайт потребуется менее 1 мс. Если время распространения сигнала в оба конца составляет 50 мс (что типично для трансконтинентального оптического кабеля), 98 % времени отправитель будет ждать подтверждения. Больший размер окна мог бы повысить эффективность. Параметр масштаб окна (window scale) позволяет двум хостам договориться о масштабе окна при установке соединения. С его помощью стороны могут сдвигать поле Window size до 14 разрядов влево, расширяя окна до 230 байт (1 Гбайт). Большинство реализаций TCP поддерживают эту возможность.

Для временных меток (timestamps), передаваемых от отправителя к получателю и обратно, существует одноименный параметр. Если во время настройки соединения было решено использовать этот параметр, он добавляется в каждый пакет. Он позволяет получить данные об RTT, необходимые для выявления потери пакетов. Также он используется в качестве логического расширения 32-битного порядкового номера. При высокоскоростном соединении порядковые номера могут проходить полный круг очень быстро, и в результате новые и старые данные будет невозможно отличить. Описанная ранее схема PAWS удаляет сегменты со старыми временными метками, позволяя избежать этой проблемы.