Что такое надежность
Прежде чем приступать к рассмотрению ошибок, с которыми можно столкнутся при работе с TCP, обсудим, что понимается под надежностью TCP. Если TCP нe гарантирует доставку всех данных, то что же он гарантирует? Первый вопрос: кому дается гарантия? На рис. 2.18 показан поток данных от приложения А вниз к стеку TCP/IP на хосте А, через несколько промежуточных маршрутизаторов, вверх к стеку TCP/IP на хосте В и, наконец, к приложению В. Когда ТСР- сегмент покидает уровень TCP на хосте А, он «обертывается» в IP-датаграмму для передачи хосту на другой стороне. По пути он может пройти через несколько маршрутизаторов, но, как видно из рис. 2.18, маршрутизаторы не имеют уровня TCP,они лишь переправляют IР - датаграммы.
Рис. 2.18. Сеть с промежуточными маршрутизаторами
Примечание: Некоторые маршрутизаторы в действительности могут представлять собой компьютеры общего назначения, у которых есть полный стек TCP/IP, но и в этом случае при выполнении функций маршрутизации не задействуются ни уровень TCP, ни прикладной уровень.
Поскольку известно, что протокол IP ненадежен, то первое место в тракте прохождения данных, в связи с которым имеет смысл говорить о гарантиях, - это уровень TCP хоста В. Когда сегмент оказывается на этом уровне, единственной, что можно сказать наверняка, - сегмент действительно прибыл. Он может быть запорчен, оказаться дубликатом, прийти не по порядку или оказаться неприемлемым еще по каким-то причинам. Обратите внимание, что отправляющий TCP не может дать никаких гарантий по поводу сегментов, доставленных принимающему TCP.
Однако принимающий TCP уже готов кое-что гарантировать отправляющему TCP, а именно - любые данные, которые он подтвердил с помощью сегмента АСК, а также все предшествующие данные, корректно дошли до уровня TCP. Поэтому отправляющий TCP может отбросить их копии, которые у него хранятся. Это не означает, что информация уже доставлена приложению или будет доставлена в будущем. Например, принимающий хост может аварийно остановиться сразу после посылки АСК, еще до того, как данные прочитаны приложением. Это стоит подчеркнуть особо: единственное подтверждение приема данных, которое находите в ведении TCP, - это вышеупомянутый сегмент АСК. Отправляющее приложение не может, полагаясь только на TCP, утверждать, что данные были благополучно прочитаны получателем. Как будет сказано далее, это одна из возможных ошибок при работе с TCP, о которых разработчик должен знать.
Второе место, в связи с которым имеет смысл говорить о гарантиях, - это само приложение В. Вы поняли, нет гарантий, что все данные, отправленные приложением A, дойдут до приложения В. Единственное, что TCP гарантирует приложению B, -доставленные данные пришли в правильном порядке и не испорчены.
Примечание: Неискаженностъ данных гарантируется лишь тем, что ошибку можно обнаружить с помощью контрольной суммы. Поскольку эта сумма представляет собой 16-разрядное дополнение до единицы суммы двойных байтов, то она способна обнаружить пакет ошибок в 15 бит или менее [Plummer 1978]. Предполагая равномерное распределение данных, вероятность принятия TCP ошибочного сегмента за правильный составляет не более 1 / (2^16 - 1). Однако в работе [Stone et al. 1998] показано, что в реальных данных, встречающихся в сегментах TCP, частота ошибок, не обнаруживаемых с помощью контрольной суммы, при некоторых обстоятельствах может быть намного выше.