Внутреннее устройство Linux

Протокол TCP популярен как протокол транспортного уровня, поскольку он требует сравнительно немного со стороны приложения. Процессу приложения надо знать лишь о том, как открывать (или прослушивать), считывать, записывать и закрывать соединение. Для приложения это напоминает входящие и исходящие потоки данных; процесс почти так же прост, как работа с файлом.

Однако за всем этим стоит большая работа. Для начала протоколу TCP необходимо знать о том, как разбивать исходящий от процесса поток данных на пакеты. Сложнее узнать, как преобразовать серию входящих пакетов во входной поток данных для процесса, в особенности тогда, когда входящие пакеты не обязательно приходят в правильном порядке. В дополнение к этому хост, использующий протокол TCP, должен выполнять проверку на ошибки: при пересылке через Интернет пакеты могут быть потеряны или повреждены, протокол TCP должен обнаружить и исправить подобные ситуации. На рис. 9.3 приведена упрощенная схема того, как хост может использовать протокол TCP для отправки сообщения.

К счастью, вам не нужно знать обо всем этом практически ничего, кроме того, что в Linux протокол TCP реализован главным образом в ядре, а утилиты, которые работают с транспортным уровнем, стремятся использовать структуры данных ядра. Одним из примеров является система фильтрации пакетов с помощью IP-таблиц, которая рассмотрена в разделе 9.21.

9.14.5. Протокол UDP

Протокол UDP является намного более простым транспортным уровнем по сравнению с протоколом TCP. Он определяет передачу только для отдельных сообщений, потока данных здесь нет. В то же время, в отличие от протокола TCP, протокол UDP не выполняет коррекцию утерянных или неправильно расположенных пакетов. На самом деле, хотя у протокола UDP и есть порты, он даже не обладает соединениями! Хост просто отправляет сообщение от одного из своих портов порту на сервере, а сервер отправляет что-либо обратно, если желает. Тем не менее в протоколе UDP все же присутствует выявление ошибок данных вну­три пакета. Хост может установить, что пакет поврежден, но он ничего не должен делать в связи с этим.

Если протокол TCP похож на телефонный разговор, то протокол UDP напоминает отправку письма, телеграммы или мгновенного сообщения (за исключением того, что мгновенные сообщения более надежны). Приложения, которые используют протокол UDP, часто заинтересованы в скорости: отправить сообщение настолько быстро, насколько возможно. Им не нужны дополнительные данные, как в протоколе TCP, поскольку они предполагают, что сетевое соединение между двумя хостами достаточно устойчивое. Им не нужна, как в TCP-протоколе, коррекция ошибок, так как они располагают собственными системами обнаружения ошибок или же просто не обращают на них внимания.

Одним из примеров приложения, которое использует протокол UDP, является протокол NTP (Network Time Protocol, протокол сетевого времени). Клиент отправляет короткий и простой запрос серверу, чтобы получить текущее время, ответ сервера такой же краткий. Поскольку ответ необходим клиенту по возможности быстро, приложению годится протокол UDP; если ответ сервера затеряется где-либо в сети, клиент может просто направить повторный запрос или прекратить попытки. Другим примером является видеочат: в этом случае изображения пересылаются с помощью протокола UDP. Если некоторые фрагменты будут утрачены в пути, клиент на принимающей стороне сделает все возможное для их компенсации.

Рис. 9.3. Отправка сообщения с помощью протокола TCP

примечание

Оставшаяся часть этой главы посвящена боле сложным темам, таким как сетевая фильтрация и маршрутизаторы, поскольку они относятся к более низким сетевым уровням по сравнению с рассмо­тренными: физическим, сетевым и транспортным. Если желаете, можете спокойно приступать к следующей главе, чтобы узнать о прикладном уровне, на котором все объединяется в пространстве пользователя. Вы увидите процессы, использующие сеть, а не просто перекидывающие наборы адресов и пакетов.

9.15. Возвращаемся к простой локальной сети

Сейчас мы рассмотрим дополнительные компоненты простой локальной сети, о которой шла речь в разделе 9.3. Вспомните, что эта сеть состоит из одной местной сети в качестве подсети и маршрутизатора, который соединяет эту подсеть с остальной частью Интернета. Вы узнаете следующее:

• каким образом хост в этой подсети автоматически получает свою сетевую конфигурацию;

• как настроить маршрутизацию;

• что такое маршрутизатор на деле;

• как узнать, какой IP-адрес применить для подсети;

• как настроить брандмауэры, чтобы фильтровать нежелательный интернет-трафик.

Начнем с изучения того, каким образом хост в подсети автоматически получает свою сетевую конфигурацию.

9.16. Понятие о протоколе DHCP