Pārraides vadības protokols (TCP): definīcija, funkcijas un darbība

Pārraides vadības protokols (TCP) ir viens no galvenajiem interneta protokolu komplekta protokoliem. TCP ir daļa no populārās "TCP/IP" kombinācijas, ko izmanto internetā. Interneta protokols jeb IP nodrošina, ka dati internetā nonāk īstajā vietā. Tad TCP nodrošina, ka dati tiek novietoti pareizā secībā un neviens no tiem netiek izlaists. TCP arī palīdz kontrolēt datplūsmu internetā, lai tas netiktu pārslogots. Šie protokoli, kas līdzinās datoru lietotajām valodām, ir izstrādāti tā, lai tos varētu izmantot jebkurš dators un jebkura programma (piemēram, tīmekļa pārlūkprogramma vai e-pasta klients).

Kas ir TCP un kāpēc tas ir svarīgs

TCP ir savienojumorientēts transporta slāņa protokols, kura galvenais uzdevums ir nodrošināt uzticamu, secīgu un bez kļūdām datu pārraidi starp divām galapunktu programmām tīklā. To izmanto lielākā daļa interneta lietojumprogrammu, kur kvalitāte un pilnība ir svarīgāka par ātrumu vai vienkāršību — piemēram, tīmekļa pārlūkošana, e-pasts, failu pārsūtīšana un attālās pieslēgšanās.

Galvenās TCP funkcijas

• Savienojuma izveide: pirms datu sūtīšanas tiek izveidots loģisks savienojums, izmantojot trīsceļu "handshake" (SYN, SYN-ACK, ACK).
• Uzticamība: TCP izmanto secības numurus un apstiprinājumus (ACK), lai pārliecinātos, ka visi dati ir saņemti un sakārtoti pareizā secībā.
• Pārsūtīšanas potenciālu kontrole: plūsmas kontrole (flow control) — saņēmējs nosaka, cik daudz datu sūtītājs var nosūtīt, neizraisot pārslogošanos saņēmēja buferos.
• Sastrēgumu kontrole: TCP mēģina novērst tīkla pārslogošanos, automātiski samazinot sūtīšanas ātrumu, ja tiek konstatētas zaudētas vai aizkavētas paketes.
• Atkārtota nosūtīšana: ja dati nav apstiprināti vai tiek atklātas kļūdas (piem., pārbaudot kontrolsummas), TCP nosūta datus atkārtoti.
• Porti: TCP izmanto portus, lai vienlaikus uzturētu vairākus savienojumus starp tām pašām ierīcēm un nodrošinātu datu piegādi pareizajai lietotnei.

Kā TCP īsi darbojas

TCP sadala plūsmas datus mazākās vienībās, ko sauc par segmentiem. Katram segmentam ir secības numurs, kas palīdz saņēmējam atjaunot oriģinālo datplūsmu. Saņēmējs nosūta apstiprinājumu (ACK) par saņemto datu pozīciju. Ja sūtītājs nesaņem ACK noteiktā laikā, segments tiek nosūtīts vēlreiz. Lai uzsāktu savienojumu, tiek izmantots trīs soļu SYN–SYN/ACK–ACK process; savienojuma beigās izmanto FIN apmaiņu.

Svarīgi jēdzieni un papildu mehānismi

• Slīdošā loga (sliding window): mehānisms, kas nosaka, cik daudz neapstiprinātu datu drīkst atrasties ceļā vienlaikus. Tas ir būtisks, lai optimizētu veiktspēju un izmantotu tīkla joslas platumu efektīvi.
• Retransmisijas laiks (RTO): laiks, pēc kura sūtītājs uzskata, ka segments nav saņemts un mēģina to nosūtīt vēlreiz.
• Ātrā pārsūtīšana un ātrā atjaunošana (Fast Retransmit/Fast Recovery): paņēmieni, kas samazina laiku, kas nepieciešams, lai atgūtos no paketes zaudēšanas, balstoties uz vairākiem dublikātu ACK signāliem.
• Selektīvās apstiprināšanas (SACK): opcija, kas ļauj saņēmējam informēt sūtītāju tieši par zaudētajiem datu fragmentiem, tā samazinot lieku pārsūtīšanu.
• Logrobojumus paplašināšana (Window Scaling) un laika zīmogi (Timestamps): iespējas, kas uzlabo darbību augstākas kļūstamības tīklos un ilgākos maršrutos.

Atšķirība starp TCP un UDP

Atšķirībā no UDP (User Datagram Protocol), kas ir bezsavienojuma un nepiedāvā paketes secību, apstiprināšanu vai automātisku atkārtotu nosūtīšanu, TCP garantē piegādi un pareizu secību. Tādēļ UDP tiek izvēlēts reāllaika lietojumprogrammām (piemēram, tiešsaistes spēles vai VoIP), kur neliela aizkave ir pieļaujama un zaudējumi var būt labāki par palielinātu aizkavi. TCP tiek izmantots, kad svarīgāka ir datu pilnība un pareiza kārtība.

Kur tiek izmantots TCP

• Tīmekļa pārlūkošana (HTTP/HTTPS)
• E-pasta pārsūtīšana (SMTP, IMAP, POP3)
• Failu pārsūtīšana (FTP, SFTP)
• Attālās pieslēgšanās protokoli (SSH, Telnet)
• Satura straumēšana, kur nepieciešama korekta datu piegāde (piemēram, dažas straumēšanas tehnoloģijas)

Praktiski piemēri un drošība

TCP savienojumi ir pamats daudzām interneta lietām. Lai gan pats TCP nesniedz šifrēšanu, tas darbojas kopā ar drošības protokoliem, piemēram, TLS/SSL, kas nodrošina konfidencialitāti un integritāti pāri TCP kanālam (piemēram, HTTPS). Papildus tam, TCP var tikt aizsargāts ar ugunsmūriem, iekšējiem filtriem un citiem tīkla drošības mehānismiem.

Noslēgums

TCP ir spēcīgs un plaši izmantots protokols, kas nodrošina uzticamu datu pārraidi internetā. Tā mehānismi — secības numuri, apstiprinājumi, plūsmas un sastrēgumu kontrole — ļauj efektīvi piegādāt datus pat mainīgos tīkla apstākļos. Lai saprastu interneta darbību dziļāk, ir lietderīgi iepazīties ar TCP darbības principiem un tā uzvedību dažādos tīkla scenārijos.

Meklēt pēc burta