12-ma’ruza. Ma’lmot uzatish tarmoqlarida transport pog’onasi

12-ma’ruza. MA’LMOT UZATISH TARMOQLARIDA TRANSPORT POG’ONASI

Reja:

1. Transport xizmati

2. Transport pog’onasining protokollari: TCP, UDP, SCTP

1. Transport xizmati

Transport pog’onasining yakuniy maqsadi, odatda dastur pog’onasida amalga oshiriladigan jarayonlar bo'lgan, foydalanuvchilarga samarali, ishonchli va iqtisodiy jihatdan samarali ma'lumot xizmatlarini taqdim etishdir. Bunga erishish uchun transport pog’onasi tarmoq pog’onasi tomonidan taqdim etilgan xizmatlardan foydalanadi. Transport pog’onasining ishini bajaradigan dastur va / yoki jihozlarga transport quyi tizimi yoki transport sub'ekti deyiladi.

Transport quyi tizimi operatsion tizimning yadrosida, tarmoq ilovasi bilan to'ldirilgan kutubxona modulida, alohida foydalanuvchi jarayonida yoki hatto tarmoq interfeysi kartasida joylashgan bo'lishi mumkin. Birinchi ikkita variant ko'pincha Internetda topiladi. Tarmoq, transport va dastur pog’onalarining mantiqiy aloqalari 12.1-rasmda keltirilgan.

12.1-rasm. Tarmoq, transport va dastur pog’onalarining mantiqiy aloqalari

Transport pog’onasi xizmatlari, shuningdek tarmoq pog’onasi xizmatlari ulanishni o'rnatish xizmatlari va ulanish o'rnatilmaydigan xizmatlarga bo'linadi. Ulanish asosida transport xizmatini yaratish xuddi shunga o'xshash tarmoq xizmatiga o'xshaydi. Ikkala holatda ham ulanish uch bosqichdan o'tadi: aloqani o'rnatish, ma'lumotlarni uzatish va o'chirish. Turli pog’onadagi manzillarni boshqarish va oqimlarni boshqarish ham o'xshashdir. Bundan tashqari, xizmatlar turli pog’onadagi ulanishni o'rnatmasdan bir-biriga o'xshashdir. Biroq, shuni ta'kidlash kerakki, ulanishni o'rnatmasdan transport xizmatining kombinatsiyasini va ulanishni o'rnatmasdan amalga oshirish juda qiyin, chunki bu paketni yuborgandan so'ng darhol yangi ulanishni uzishni talab qiladi.

Transport pog’onasi dasturi to'liq foydalanuvchi mashinalarida ishlaydi va tarmoq pog’onasi asosan xizmat ko'rsatuvchi provayder tomonidan boshqariladigan marshrutizatorlarda ishlaydi. Agar tarmoq pog’onasi ulanishni ta'minlaydigan xizmatni taqdim etsa, ko'pincha paketlarni yo'qotsa va marshrutizatorlar vaqti-vaqti bilan ishlamasa, foydalanuvchilar katta muammolarga duch kelishadi. Ular tarmoq pog’onasini nazorat qila olmaydilar, shuning uchun ular yaxshi marshrutizatorlardan foydalangan holda yomon xizmat ko'rsatish yoki ulanish pog’onasidagi xatolar bilan ishlashni yaxshilashga qodir emaslar (shunchaki marshrutizator ularga tegishli emasligi sababli). Yagona imkoniyat - bu tarmoqning yuqori qismida joylashgan boshqa xizmat ko'rsatish sifatini oshirish uchun foydalanish.

Agar ulanishsiz tarmoqlarda paketlar yo'qolsa yoki buzilsa, transport quyi tizimi muammoni aniqlaydi va qayta uzatishni amalga oshiradi.

Agar transport quyi tizimi ulanishni o'rnatgan holda tarmoqqa ulanishi to'satdan uzilib qolganligini aniqlasa, o'sha vaqtda uzatilayotgan ma'lumot bilan nima sodir bo'lganligi haqida ma'lumot bo'lmaganda, u masofaviy transport quyi tizimi bilan yangi ulanishni o'rnatishi mumkin.

Yangi tarmoq ulanishi yordamida u foydalanuvchilararo ob'ektiga so'rov yuborib, qaysi ma'lumotlar belgilangan joyga etib borganini va qaysi biri etib kelmasligini bilib olishi mumkin va keyin bu qaerda bo'lganini bilib, ma'lumotlarni uzatishda davom etadi. Aslida, transport pog’onasi mavjudligi sababli, transport xizmati uning ostidagi tarmoqqa qaraganda ancha ishonchli bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, transport xizmatining asosiy operatsiyalari ular tarmoqning asosiy operatsiyalaridan mustaqil bo'ladigan tarzda ishlab chiqilishi mumkin, ular tarmoqdan tarmoqqa sezilarli pog’onada farq qilishi mumkin (masalan, ulanishsiz chekilgan xizmat ulanishi bilan WiMAX tarmoq xizmatidan sezilarli pog’onada farq qilishi mumkin). Agar tarmoq xizmatini transport xizmatining asosiy operatsiyalari orqasida yashirsa, tarmoq xizmatini o'zgartirish uchun bitta kutubxona protseduralarini xuddi shu amallarni bajaradigan boshqalar bilan almashtirish kerak, ammo boshqa pog’onadagi boshqa xizmatlar yordamida.

Transport pog’onasining mavjudligi sababli amaliy dasturlar standart operatsiyalarning standart to'plamidan foydalanishlari va keng tarmoqlarda ishlashga qodir. Ular tarmoq interfeyslarining xilma-xilligi va mavjud bo'lgan ishonchlilik pog’onasini hisobga olishlari shart emas. Agar barcha haqiqiy tarmoqlar mukammal ishlagan bo'lsa va barcha tarmoqlar hech qachon o'zgartirilmaydigan bitta asosiy operatsiyalar to'plamiga ega bo'lsa, unda transport pog’onasi kerak bo'lmaydi. Biroq, real hayotda yuqori pog’onalarni texnologiya, qurilmalar va tarmoq kamchiliklarining tafsilotlaridan ajratishda asosiy rol o'ynaydi.

Shu sababli ko'pincha birdan to'rtgacha va to'rtdan yuqori pog’onalar o'rtasida farq bo'ladi. Pastki to'rt pog’onani transport xizmatlarini etkazib beruvchi, yuqori pog’onalarni esa transport xizmatlaridan foydalanuvchi sifatida ko'rib chiqish mumkin. Provayder va foydalanuvchini ajratish qurilmaning pog’onalariga jiddiy ta'sir qiladi va transport pog’onasini muhim joyga qo'yadi, chunki u ishonchli ma'lumotlar xizmatidan foydalanuvchi va provayder o'rtasidagi asosiy chegarani tashkil qiladi. Ushbu pog’ona ilovalar uchun ko'rinadi.

Transport xizmatining asosiy operatsiyalari

Foydalanuvchilar transport xizmatidan foydalanishlari uchun transport pog’onasi amaliy dasturlarga nisbatan ba'zi harakatlarni bajarishi kerak, ya'ni transport xizmatining interfeysini ta'minlaydi. Barcha transport xizmatlari o'zlarining interfeyslariga ega. Ushbu bo'limda asosiy tamoyillar va tushunchalarni bilish uchun avval transport xizmatining sodda (ammo faraziy) misolini ko'rib chiqish kerak. Transport xizmati tarmoqqa o'xshash, ammo u ham muhim farqlarga ega. Asosiy farq shundaki, tarmoq xizmati barcha tarmoq xususiyatlari bilan real tarmoqlar tomonidan taqdim etiladigan xizmatlarni simulyatsiya qilish uchun mo'ljallangan. Haqiqiy tarmoqlar paketlarni yo'qotishi mumkin, shuning uchun umuman tarmoq xizmati ishonchsizdir.

Aloqa asosida transport xizmati, aksincha, ishonchli. Albatta, haqiqiy tarmoqlarda xatolar mavjud, ammo bu ishonchsiz tarmoq orqali ishonchli xizmat ko'rsatishi kerak bo'lgan transport pog’onasidir. Bir misol sifatida UNIX tizimidagi kanal orqali ulangan bitta mashinada ishlaydigan ikkita jarayonni ko'rib chiqiladi (yoki jarayonlarning o'zaro ta'sirini ta'minlaydigan har qanday usul bilan). Ushbu jarayonlar ular orasidagi aloqa mutlaqo mukammal ekanligini anglatadi. Ular tasdiqlash, yo'qolgan paketlar, tiqilib qolish va hokazolar haqida bilishni istamaydilar. Ular mutlaqo ishonchli ulanishga muhtoj.

Jarayon A ma'lumotlarni kanalning bir uchiga joylashtiradi, va B jarayoni ikkinchi tomondan chiqaradi. Buning uchun ulanishni o'rnatgan transport xizmati - tarmoq jarayonlarining nomukammalligini yashirish, foydalanuvchi jarayonlarida turli xil mashinalarda ishlayotgan bo'lsa ham, xatolarsiz bit oqimi bor deb taxmin qilishi mumkin. Aytgancha, transport pog’onasi ishonchsiz (ma'lumotlar sxemasi) xizmatni ham taqdim qilishi mumkin, ammo bu haqda deyarli hech narsa aytilmaydi ("bu ma'lumotlar diagrammalaridan tashqari"). Shunga qaramay, mijoz-server hisoblash tizimlari va ulanishni o'rnatmasdan transport xizmatlariga asoslangan multimediya kabi dasturlar mavjud, shuning uchun ularni quyida aytib o'tamiz.

Tarmoq va transport xizmatlarining ikkinchi farqi shundaki, ular kimga mo'ljallangan. Tarmoq xizmati faqat transport quyi tizimlari tomonidan ishlatiladi. Kam odamlar o'zlarining transport quyi tizimlarini yozadilar va shuning uchun foydalanuvchilar va dasturlar deyarli hech qachon yalang'och tarmoq xizmatiga duch kelmaydilar. Transport xizmatining asosiy operatsiyalari, aksincha, ko'plab dasturlar va shuning uchun dasturchilar tomonidan qo'llaniladi.

Transport pog’onasi bilan almashtirilgan segmentlar paketlarga joylashtirilgan (ular tarmoq pog’onasi almashadigan). Ushbu paketlar, o'z navbatida, ma'lumotlar havolasi pog’onasi tomonidan almashtirilgan kadrlarda mavjud. Kadrni olgandan so'ng, bog'lanish pog’onasi jarayoni kadr sarlavhasini qayta ishlaydi va agar manzil manzili etkazib berish joyiga to'g'ri kelsa, kadrning yuklanish maydonining tarkibini tarmoq topologiyasiga o'tkazadi. Xuddi shunday, tarmoq quyi tizimi paketlar sarlavhasini qayta ishlaydi va paketning yuklanish maydoni tarkibini transport quyi tizimiga o'tkazadi. Ushbu joylashish 12.2-rasmda keltirilgan.

12.2-rasm. Paket sarlavhasini qayta ishlash va paketning yuklanish maydoni tarkibini transport quyi tizimiga o'tkazish.

CONNECT mijoz so'rovi natijasida segment CONNECTION REQUEST (ulanish so'rovi) bo'lgan serverga yuboriladi. U kelganda, transport quyi tizimi serverning TIZIM jarayoni tomonidan bloklanganligini tekshiradi (ya'ni server so'rovlarni qayta ishlashga qiziqsa).

Keyin u serverning qulfini ochadi va CONNECTION ACCEPTED segmentini (ulanish qabul qilinadi) mijozga qaytaradi. Ushbu segmentni olgandan so'ng, mijoz qulfdan chiqariladi, shundan so'ng ulanish o'rnatiladi. Mijoz va server endi SEND va RECEIVE asosiy operatsiyalaridan foydalangan holda ma'lumot almashishlari mumkin. Eng oddiy holatda, har bir tomon RECEIVE blokirovka operatsiyasidan foydalanib, qarama-qarshi tomon tomonidan yuborilgan segmentni kutish rejimiga kirish uchun foydalanishi mumkin. Bir segment kelganda, qabul qilgich qulfdan chiqariladi. Keyin u olingan segmentni qayta ishlashi va javob yuborishi mumkin. Bunday sxema ikkala tomon kimning navbatini kimga yuborishi va kimning navbatini olishini eslab qolguncha juda yaxshi ishlaydi. Shuni esda tutish kerakki, transport pog’onasida, hatto oddiy bir tomonlama ma'lumot uzatish tarmoq pog’onasidan ham qiyinroq. Yuborilgan har bir ma'lumot paketi oxir-oqibat tan olinadi. Boshqarish segmentlarini o'z ichiga olgan paketlar ham aniq, aniq yoki ravshan. Ushbu tasdiqlash tarmoq quyi protokoli yordamida transport quyi tizimlari tomonidan boshqariladi va transport pog’onasidan foydalanuvchilarga ko'rinmaydi. Xuddi shunday, transport quyi tizimlari taymerlar va qayta uzatish haqida tashvishlanishlari kerak. Ushbu mexanizmlarning barchasi ulanish ishonchli kanal sifatida ko'rinadigan transport pog’onasi foydalanuvchilariga ko'rinmaydi. Bitta foydalanuvchi bitlarni kanalning boshqa chetida xuddi shu tartibda sehrli ko'rinadigan kanalga joylashtiradi. Foydalanuvchilardan murakkablikni yashirish qobiliyati pog’onali protokollar juda kuchli vosita ekanligidan darak beradi. Agar ulanish endi talab qilinmasa, ikkita transport quyi tizimlarining jadvallarida joy bo'shatish uchun uni buzish kerak. Ajratish ikkita versiyada mavjud: simmetrik va assimetrik. Asimmetrik versiyada har qanday transport xizmatidan foydalanuvchi DISCONNECT ibtidoiy qo'ng'iroq qilishi mumkin, buning natijasida DISCONNECTION REQUEST boshqaruv segmenti (uzilish so'rovi) masofadagi transport tashkilotiga yuboriladi. Segment uzoq transport quyi tizimi tomonidan olgandan so'ng, ulanish uzildi. Simmetrik versiyada har bir yo'nalish boshqasiga qaramasdan alohida yopiladi. Bir tomon DISCONNECT operatsiyasini bajarganda, bu endi ma'lumotlarni uzatish uchun ma'lumot yo'qligini anglatadi, ammo u hali ham sherikdan ma'lumotlarni olishga tayyor ekanligini anglatadi. Ushbu diagrammada, ikkala tomon ham DISCONNECT operatsiyasini bajarganda, aloqa uzilgan.

Ulanishni o'rnatish va sindirishning holat diagrammasi 12.3-rasmda keltirilgan. Har bir o'tish qandaydir voqea - transport xizmatining mahalliy foydalanuvchisi tomonidan amalga oshiriladigan operatsiya yoki kiruvchi paket tomonidan kelib chiqadi. Oddiylik uchun har bir segment alohida tasdiqlangan deb taxmin qilinadi. Shuningdek, mijoz simmetrik uzilish modelidan foydalanadi, bunda mijoz birinchi harakatni amalga oshiradi. Ushbu modelning soddaligiga e'tibor berish kerak. Keyinchalik, TCP haqida gaplashganda, ko'proq haqiqiy modellar ko'rib chiqiladi.


12.3-rasm. Ulanishni o'rnatish va o'chirishning holat diagrammasi