ПРОТОКОЛ TCP

Для достижения высокой производительности конечных систем и сети в целом очень важно правильно выбрать транспортный протокол. Транспортный протокол обеспечивает интерфейс между приложениями и сетевым оборудованием. Он выполняет несколько функций, в том числе, позволяет приложениям запрашивать желаемое качество обслуживания. Сетевые приложения фирмы Microsoft требуют, чтобы сетевые драйверы обеспечивали как режим передачи данных с гарантией доставки, так и негарантированную доставку. При передаче с гарантией доставки потеря данных исключается, так как постоянно проводится подтверждение успешности приема. Если подтверждение не получено, производится повторная посылка данных. Ориентированные на предварительное установление соединения транспортные протоколы, такие как TCP (Transmission Control Protocol), делят общий поток данных приложения на раздельные логические потоки и могут дифференцированно распределять ресурсы между ними, что позволяет эффективно использовать общую пропускную способность.

Протокол управления передачей данных TCP описан в документе RFC 793. Протокол TCP — это основной транспортный протокол стека протоколов TCP/IP. Он обеспечивает надежную передачу данных, базируясь на услугах протокола IP. На протокол TCP, в частности, возложена задача управления потоками и перегрузками, что подразумевает согласование скорости передачи данных с техническими возможностями рабочей станции-получателя и промежуточных устройств.

Поступающие к получателю данные буферизуются средствами протокола TCP. Перед отправкой данные также буферизуются.

Для достижения необходимой для данного логического соединения пропускной способности важно правильно выбрать реализацию протокола TCP и оптимально настроить его параметры, влияющие на производительность. В конечном счете пропускная способность логических соединений определяет, насколько быстро приложения обмениваются данными по сети. Такие протоколы прикладного уровня, как HTTP и FTP, передают протоколу TCPсвои данные для транспортировки. Поэтому скоростные характеристики TCP оказывают непосредственное влияние на производительность приложений.

Кроме того, на уровень перегрузок, возникающих в сети, очень влияют правила транспортного протокола для передачи и повторной передачи данных. Протокол TCP активно используется и поддерживается большинством приложений, которые опираются на стек протоколов TCP/IP. Протокол TCP входит в состав транспортных протоколов, поддерживаемых операционной системой Microsoft Windows NT 5.0 (Windows 2000). На рис. 12.1 схематично показана сетевая модель этой операционной системы и место протокола TCP в ней.

Рис. 12.1 Протокол ТСР в операционной системе Microsoft Windows NT 5.0

Поддержка TCP позволяет пользователям Microsoft Windows NT совместно работать через сеть с использованием всех доступных сервисов. В операционной системе Microsoft Windows NT 5.0 поддержка TCP значительно расширена. Реализация стека протоколов TCP/IP для операционных систем Microsoft Windows NT 4.0/5.0 пользуется параметрами, которые хранятся в системном реестре. Эти параметры можно корректировать вручную, но, вообще говоря, данные реализации протоколов являются самонастраивающимися.

Коротко рассмотрим основные расширения протокола TCP в операционной системе Microsoft Windows NT 5.0:

q Выборочное подтверждение (TCP Selective Acknowledgment, SACK — RFC 2018). Это расширение сравнительно недавно утвердил консорциум IETF. Оно позволяет подтверждать прием данных не в порядке их поступления, как это было раньше, а выборочно. Этот подход имеет два главных преимущества. Во-первых, повышается эффективность повторных передач дейтаграмм протокола TCP благодаря сокращению времени повторной передачи. Протокол TCP использует алгоритм повторной передачи, который учитывает, в каком порядке поступают подтверждения. Такой подход вполне приемлем, однако в этом случае на восстановление каждого потерянного сегмента уходит примерно один цикл обращения. Механизм SACKпозволяет осуществлять повторную передачу сразу нескольких потерянных сегментов в одном цикле. Во-вторых, благодаря выборочным подтверждениям, протокол TCP, как показали проведенные исследования, точнее оценивает доступную ширину полосы пропускания в условиях не­скольких последовательных потерь пакетов и способен обойтись без вы­полнения алгоритма «Медленного старта»;

q Подтверждение с задержкой (Delayed Acknowledgments — RFC 1122). В соответствии с этим алгоритмом подтверждения высылаются, если не было выслано подтверждение на предыдущий принятый сегмент, или если после получения сегмента в течение 200 мс не поступил следую­щий;

q Механизмы масштабирования окон (TCP Receive Window Size Calculation and Window Scaling — RFC 1323). Протокол не использует жестко заданный размер окна. Он может увеличивать его размер на величину максимального размера сегмента (Maximum Segment Size, MSS), величина которого определяется при установлении соединения. Размер окна приема по умолчанию равен 8 Кбайт. Этот размер выставляется в настройках реестра для протокола TCP, а именно, в параметре TcpWindowSize. Максимальный размер окна — 64 Кбайт. Для сетей Ethernet размер окна обычно равен 8760 байт для версии Microsoft Windows NT 4.0 и 17 520 байт (16 Кбайт, размещенные в двенадцати сегментах по 1460 байт) для версии Microsoft Windows NT5.0;