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

Manzillash (Adresatsiya)

Bir murojaat jarayoni boshqa dastur jarayoni bilan aloqani o'rnatmoqchi bo'lsa, u kim bilan aloqa qilishni xohlayotganini ko'rsatishi kerak. Keng tarqalgan usul bu ulanish uchun so'rov yuborishi mumkin bo'lgan transport manzillarini aniqlashdir. Internetda ushbu so'nggi nuqtalar portlar deb nomlanadi. Transport pog’onasidagi so'nggi nuqtalarni belgilash uchun neytral atamadan (TSAP) foydalanish mumkin. Shunga o'xshash tarmoq pog’onasidagi so'nggi nuqtalar (ya'ni, tarmoq pog’onasidagi manzillar) NSAPs (Network Service Access Points) deb nomlanadi. NSAP-larga misollar IP-manzillardir. 12.5-rasmda NSAP, TSAP va transport aloqasi o'rtasidagi bog'liqlik ko'rsatilgan. Dastur jarayonlari, mijoz ham, server ham uzoq TSAPga ulanish uchun mahalliy TSAP bilan bog'lanishlari mumkin.

12.5-rasmda ko'rsatilgandek, bunday ulanishlar har bir xostda NSAP orqali o'tadi. TSAP-lar har bir kompyuter o'z NSAP-lariga ega bo'lgan tarmoqlarda NSAP-larni almashish nuqtalarini farqlash uchun kerak.

Transport ulanishining mumkin bo'lgan stsenariysi quyidagicha:

1. 
   Pochta serveri jarayoni 2-xostdagi TSAP 1522 kirish nuqtasiga ulanadi va kirish qo'ng'irog'ini kutadi. Jarayon TSAPga qanday ulanishi savol tarmoq modelidan tashqarida va butunlay mahalliy operatsion tizimga bog'liq. Masalan, LISTEN o'xshash primitiv deb atash mumkin.
   
2. 
   1-xostni qo'llash jarayoni elektron pochta xabarini yuborishni xohlaydi va shuning uchun TSAP 1208 ga ulanadi va CONNECT so'rovi bilan tarmoqqa ulanadi, 1-xostda TSAP 1208 manba manzili sifatida va 2-xostda TSAP 1522 manzili sifatida ko'rsatilgan. Ushbu harakat dastur jarayoni va server o'rtasida transport aloqasini o'rnatishga olib keladi.
   
3. 
   Amaliy jarayon pochta xabarini yuboradi.
   
4. 
   Pochta serveri xabarning etkazib berilishiga javob beradi.
   
5. 
   Transport aloqasi uzilgan.
   

12.5-rasm. Transport va tarmoq xizmatlari va transport ulanishlariga kirish joylari.

Ma'lumotlar oqimini boshqarish va xatolar nazorati

Ulanishni o'rnatish va buzish jarayonlarini o'rganib chiqib, foydalanishda ulanish qanday boshqarilishini ko'rib chiqamiz. Asosiy muammolardan biri xatolarni va ma'lumotlar oqimini boshqarish. Xatolarni boshqarish ma'lumotlarning kerakli pog’onadagi ishonchlilik bilan uzatilishini ta'minlash uchun javobgardir - qoida tariqasida bu ma'lumotlar xatosiz etkazilishi kerakligini anglatadi. Ma'lumot oqimini boshqarish uzatuvchi va qabul qiluvchining tezligini moslashtirishdan iborat. Transport pog’onasida quyida keltirilgan mexanizmlardan foydalaniladi:

1. Kadrda xatolarni aniqlash kodi mavjud (masalan, CRC kodi yoki nazorat yig’indisi), uning yordamida ma'lumotlarning to'g'ri etkazilganligi tekshiriladi.

2. Kadrda identifikatsiya qiluvchi seriya raqami mavjud va jo'natuvchi tomonidan muvaffaqiyatli etkazib berish to'g'risida tasdiqnoma kelguniga qadar uzatiladi. Bunga ARQ (Automatic Repeat Quest – qayta so’rovni avtomatik takrorlash) deyiladi.

3. Har qanday vaqtda jo'natuvchi tomonidan uzatiladigan kadrlar soni cheklangan: agar tasdiqlar tezda olinmasa, uzatish to'xtatiladi. Agar bu maksimal qiymat bitta paketga teng bo'lsa, protokol "to’xtash va kutish" protokoli deb nomlanadi. Katta derazalar quvur liniyasidan foydalanishga imkon beradi, shuningdek, uzoq va tezkor chiziqlar bilan ishlashda samaradorlikni oshiradi.

4. Sirpanuvchan oyna (скользящего окна) protokoli ushbu xususiyatlarning barchasini birlashtiradi va ma'lumotni ikki tomonlama uzatishni qo'llab-quvvatlaydi.

Multiplekslash

Bitta ulanish, virtual kanal va bitta fizik chiziqdagi bir nechta suhbatlarning kombinatsiyasi tarmoq arxitekturasining bir necha pog’onalarida muhim rol o'ynaydi. Bunday muhrga ehtiyoj ba'zi hollarda transport pog’onasida yuzaga keladi. Masalan, agar xostda faqat bitta tarmoq manzili bo'lsa, u barcha transport pog’onalari ulanishlarida qo'llaniladi. Kiruvchi segmentni qaysi jarayonga o'tkazish kerakligini ajratish uchun ba'zi usullar kerak. Multiplekslash deb nomlangan bunday vaziyat 12.6 a -rasmda keltirilgan. 16-rasmda to'rt xil transport pog’onasining ulanishlari masofaviy xost bilan bir xil tarmoq ulanishidan foydalanadi (masalan, bitta IP-manzil).

12.6-rasm. Multiplekslash: a - to'g'ridan-to'g'ri; b - teskari multiplekslash

Sichlash boshqa bir sababga ko'ra transport pog’onasida muhim rol o'ynashi mumkin.

Masalan, xost bir nechta turli xil tarmoq yo'llaridan foydalanishi mumkin deylik. Agar foydalanuvchiga bitta tarmoq yo'li ta'minlay olgandan ko'ra ko'proq o'tkazish qobiliyati yoki katta ishonchlilik kerak bo'lsa, ushbu rasmda ko'rsatilganidek, yo'llar o'rtasida trafikni taqsimlaydigan ulanishni ochib, ushbu muammoni hal qilishga harakat qilish mumkin 12.6, b-rasm. Ushbu usul teskari multipleksatsiya deb ataladi. k ochiq tarmoq ulanishlari bilan, samarali o'tkazuvchanlik k marta ko'payishi mumkin. Teskari multiplekslashning misoli SCTP (Stream Control Transmission Protocol - oqimni boshqarishni uzatish protokoli) bo'lib, u bir nechta tarmoq interfeyslari bilan ulanishni o'rnatishga imkon beradi. TCP, aksincha, alohida soketdan foydalanadi. Teskari multiplekslash kanal pog’onasida ham qo'llaniladi - bir nechta sekin aloqa kanallari birlashtirilib, ular ancha tez ishlaydi.

2. Transport pog’onalari protokollari

Transport pog’onasi uzatish protokollarining ishlashi bilan bog'liq. Amaldagi protokol turi ma'lumotlar belgilangan joyga etib borishi bilanoq aniqlanadi. TCP va UDP IP tarmoqlari tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan transport pog’onalari protokollariga misoldir. Tashish pog’onasida ishlatiladigan protokollar tanlovi ko'pincha kechikish sezgirligi va yuqori ishonchlilik zarurati kabi xususiyatlarga bog'liq.

TCP protokoli

TCP (transmission control protocol - uzatishni boshqarish protokoli) protokoli, UDP-dan farqli o'laroq, ulanish o'rnatilishi bilan bayt oqimlari ko'rinishida segmentlar deb ataladigan ma'lumotlar sxemalarini etkazib beradi. TCP kafolatlangan xabarni etkazib berishni talab qilganda ishlatiladi. Bu ularning yaxlitligini tekshirish uchun paketli nazorat jadvallaridan foydalanadi va ishonchlilikni ta'minlash uchun vaqtni uzatish va qayta uzatish zaruriyatidan ozod qiladi. Etkazib berishni tasdiqlash uchun TCP sirpanuvchi oynalar algoritmini qo'llaydi. TCP-dan foydalanadigan eng keng tarqalgan amaliy jarayonlar FTP (File Transfer Protocol-fayllarni uzatish protokoli) va telnetdir. Bundan tashqari, TCP SMTP, HTTP, X-window, RCP (remote copy - masofadan nusxa ko'chirish) tizimlaridan, shuningdek "r" buyruqlaridan foydalanadi. TCP modulining ichki tuzilishi UDP strukturasiga qaraganda ancha murakkab. UDP singari dastur jarayonlari TCP moduli bilan portlar orqali aloqa qiladi. Bu erda bayt oqimlari shuni anglatadiki, bitta primitiv, masalan, o'qish yoki yozish, belgilangan joyga ma'lum bir ma'lumot blokini (xabar) tashkil etuvchi segmentlar ketma-ketligini yuborishga olib keladi. Portlardan foydalanish ikkita tarmoq ob'ekti o'rtasida bir nechta ulanishlarni amalga oshirish imkoniyatini ochadi (turli xil jarayonlar bilan ishlash).

Uchta kalit va oltita mashinadan iborat mahalliy tarmoqni ko'rib chiqamiz (12.7-rasmga qarang). Buferlar faqat kalitning kirish qismida mavjud deb taxmin qilamiz. Marshrutizatorlar holatida rasm yanada murakkab bo'lishi mumkin. AF yo'nalishlari bo'ylab bir vaqtda almashinuvlar bo'lsin; B-D; B-E, C-E va A-C. Ushbu almashinuvlar asinxron bo'lib, o'z vaqtida o'zboshimchalik bilan boshlanishi va tugashi mumkin.

12.7-rasm. Mahalliy tarmoqning fragmenti

A-F va A-C oqimlari S1 kirishida yig'iladi. S2 kalitining kirishida B-D, B-E, C-E va A-F oqimlari birlashtiriladi. A-F, C-E va B-E oqimlari S3 kirishida birlashtirilgan. Bir xil sonli mashinalar bilan bo'lsa ham, oqimlar soni ko'proq bo'lishi mumkin. Agar resurslar ishtirokchilar o'rtasida teng taqsimlangan deb faraz qilsak, bu faqat TCP protokoli uchun to'g'ri keladi, unda S2 kirish haddan tashqari yuklangan bo'ladi. Agar vaziyatni A-F sheriklari nuqtai nazaridan ko'rib chiqsak, ular B-D, B-E va C-E oqimlari haqida hech narsa bilmaydilar. A tugunida A-F marshrutidagi segmentlar yo'qolganligi haqida faqat ma'lumot bo'ladi, ammo bu qayerda sodir bo'lganligi to'g'risida ma'lumotga ega bo'lmaydi. A tugunida qayd etilgan yo'qotishlarni hisobga olgan holda faqat paketlarini yuborish chastotasi o'zgarishi mumkin. Shunga o'xshash holat boshqa oqimlar uchun ham sodir bo'ladi. Agar ko'rsatilgan oqimlarning ba'zilari UDP protokoli tomonidan yaratilgan bo'lsa, vazifa murakkab.

UDP protokoli

UDP (User Datagram Protocol, RFC-768) to'g'ridan-to'g'ri IP yuqorida joylashgan asosiy protokollardan biridir. U IP xizmatlaridan unchalik farq qilmaydigan transport xizmatlari bilan amaliy jarayonlarni ta'minlaydi. UDP ma'lumotlar jadvallarini etkazib berishni ta'minlaydi, ammo ularning olinganligini tasdiqlashni talab qilmaydi. UDP protokoli masofaviy UDP moduliga ("mos kelmaydigan" protokol) ulanishni talab qilmaydi.

UDP IP-paketining sarlavhasiga turli xil amaliy jarayonlar, shuningdek UDP ma'lumotlar sxemasi uzunligi va nazoratning o'lchami maydonlarining ma'lumotlarning yaxlitligini saqlashga yordam beradigan turli xil amaliy jarayonlar o'rtasidagi ma'lumotlarni ko'paytirishni ta'minlovchi jo'natuvchi port va qabul qiluvchi-port maydonchalari qo'shiladi. Shunday qilib, agar manzil IP-pog’onasida paketni etkazib berish joyini aniqlash uchun manzil, UDP pog’onasida, port raqamini aniqlash ishlatiladi.

UDPdan foydalanish hududi

UDP-dan foydalanadigan tarmoq dasturlarining namunalari NFS (Network File System), TFTP (Trivial File Transfer protokoli, RFC-1350), RPC (Remote Protocol Call, RFC-1057) va SNMP (Simple Network Management Protocol, RFC-1157) misol bo’la oladi. UDP formati bilan bog'liq bo'lgan kichik xarajatlar, shuningdek paketni qabul qilishni tasdiqlashning zarurati yo'qligi, ushbu protokolni multimedia dasturlarini amalga oshirishda eng ommabop holga keltiradi, ammo uning asosiy ish joyi mahalliy tarmoq va multimediya hisoblanadi. UDP etkazib berishni kafolatlamasa ham, sukut bo'yicha paketlarning yo'qolishi ehtimoli juda oz.

Ilova jarayonlari va UDP modullari UDP portlari orqali o'zaro aloqa qilishadi. Ushbu portlar noldan boshlab raqamlanadi. Ba'zi bir xizmatlarni (server) taqdim etadigan dasturlar jarayoni ushbu xizmatlar uchun maxsus ajratilgan portga yuborilgan xabarlarni kutadi. Server dasturi ba'zi mijozlar dasturidan xizmat so'rashini kutadi.

Masalan, SNMP serveri har doim 161 portga yuborilgan xabarni kutadi. Agar mijoz xizmatni olishni istasa, UDP 161 portiga server ishlayotgan mashinaga so'rov yuboradi. Har bir mashinada faqat bitta SNMP agenti bo'lishi mumkin faqat bitta port 161 mavjud. Ushbu port raqami ma'lum, ya'ni rasmiy ravishda Internetda SNMP xizmatlari uchun ajratilgan raqam. Taniqli port raqamlari Internet standartlari bilan belgilanadi. Dastur jarayoni orqali UDP moduli orqali yuborilgan ma'lumotlar to'liq manzilga etib boradi. Masalan, agar jo'natish jarayoni portga 5 ta yozuvni chiqarsa, unda qabul qilish jarayoni 5 ta o'qishga to'g'ri keladi. Yozilgan har bir xabarning hajmi har bir o'qilgan hajmga teng bo'ladi. UDP protokoli dastur jarayonida aniqlangan xabar chegaralarini saqlaydi. Hech qachon bir nechta xabarlarni bitta narsaga birlashtirmaydi va bitta xabarni qismlarga ajratmaydi. UDP xabarlarining formati quyidagi 12.8-rasmda keltirilgan.

12.8-rasm. UDP ma'lumotlar diagrammasi formati

Xabar uzunligi sarlavhani qo'shgan holda UDP ma'lumotlar jadvalidagi baytlar soniga teng. UDP nazorat maydonida UDP sarlavhasini va ma'lumotlar maydonini tekshirish orqali olingan kod mavjud. Ushbu protokolda minimal o'lchamdagi sarlavha (8 bayt) ishlatilishini ko'rish qiyin emas. 0 dan 255 gacha bo'lgan port raqamlari standartlashtirilgan va ularni dasturlarda ishlatish tavsiya etilmaydi. Ammo 255-1023 intervalda ham ko'plab port raqamlari band, shuning uchun dasturingizda biron bir portni ishlatishdan oldin RFC-1700-ga qarash kerak. Ikkinchi ustunda Internetda qabul qilingan standart nom, uchinchi ustunda UNIXda qabul qilingan nomlar mavjud.

SCTP

Transport pog’onasi ba'zan amaliy va to'g'ri ishlashi mumkin bo'lgan amaliy harakatlar bilan ishlash uchun zarur bo'lgan oqimni boshqarish, xatolarni tuzatish va ishonchli etkazib berish kabi murakkab harakatlarni bajarishi mumkin.

So'nggi 20 yil ichida TCP / IP oilasi bilan ishlaydigan amaliy dasturlar va oxirgi foydalanuvchilar ikkita protokolning bittasi bilan ishladilar: TCP yoki UDP. Biroq, bugungi kunda ba'zi dasturlar TCP yoki UDP taqdim eta olmaydigan funktsional imkoniyatlarni talab qiladi va kelajakda bu talablar yanada ko'payadi. Transport pog’onasining funktsional imkoniyatlarini oshirish uchun Internet Engineering Task Force 2000 yil oktyabr oyida boshlang'ich standart sifatida oqimni boshqarish uzatish protokolini (SCTP) tasdiqladi.

SCTP IP tarmoqlari (VoIP) bilan bog'liq echimlar uchun ixtisoslashgan transport protokolini ishlab chiqishga bag'ishlangan IETF signalizatsiya transporti ishchi guruhi tomonidan tashkillashtirilgan loyiha doirasida yaratilgan. Boshqa dasturlar yangi protokolning ba'zi funktsiyalaridan foydalanishlari mumkinligini anglagan holda, IETF hozirda SCTP-ni IP-pog’ona ustidan TCP va UDP-ni birlashtiradigan transport vositalarining umumiy protokoli sifatida ko'rib chiqadi.

TCP singari, SCTP IP tarmog'i orqali ishonchli etkazib berish bilan ulanishga yo'naltirilgan ulanish yo'naltirilgan transport xizmatini taqdim etadigan ilovalarni taklif etadi. Yangi protokol TCP uchun so'nggi yigirma yil ichida ishlab chiqilgan ko'plab xususiyatlarni, shu jumladan bandlikni boshqarish va yo'qolgan paketlarni tiklash qobiliyatini meros qilib oldi. Darhaqiqat, TCP orqali ishlaydigan har qanday dastur SCTP-ga funktsional imkoniyatni yo'qotmasdan o'tkazilishi mumkin, ammo yaqin kelajakda ushbu protokollar o'rtasidagi o'xshashlik ma'lum farqlar uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Ushbu farqlarning eng qiziqarlisi, SCTPni "ko'p manzilga kirish" (multihoming) va qisman buyurtma qilish uchun qo'llab-quvvatlash bilan bog'liq. Ko‘p ishlov berilgan dasturlar SCTP hostiga bir nechta interfeyslardan foydalangan holda boshqa SCTP xostlari bilan “sessiya” ochishga imkon beradi, ularning har biri alohida IP-manzil orqali aniqlanadi. Qisman tartiblash SCTP-ga ikkita xost o'rtasida yuborilgan bitta yoki undan ko'p bog'liq xabarlar ketma-ketligini buyurtma asosida etkazib berishga imkon beradi. Buning yordamida SCTP, ayniqsa, ishonchli ma'lumotlar etkazib berish va ko'plab bog'liq bo'lmagan ma'lumot oqimlarini tezkor qayta ishlash talab etiladigan dasturlarda foydalidir.

TCP muammolari

Bugungi kunda eng ommabop Internet-ilovalarni qo'llab-quvvatlaydigan TCP so'nggi yillarda turli xil quvvat va sifat tarmoqlarida ishonchliligi va ishlashini ta'minlash uchun sezilarli pog’onada yaxshilandi. Ammo, mohiyatiga ko'ra, uning hatti-harakati bir xil bo'lib qoladi, 1981 yilda Internetning kashshoflaridan biri Jon Postel buni tasvirlab bergan. VoIP tarmoqlarida signal berish yoki tranzaktsiyalar asosida asinxron ishlov berish kabilar vazifasini bajarish uchun bu erda protokoli kabi mos kelmaydigan xususiyatlarga ega bo'lib qoldi. TCP ikkita xost o'rtasida yuborilgan barcha ma'lumotlarni qat'iy ravishda buyurtma asosida uzatish bilan ta'minlaydi. Bu ketma-ket (qisman buyurtma) va uzluksiz oqimlarni etkazib berishga imkon beradigan dasturlar uchun juda jiddiy cheklovdir. TCP har bir ma'lumot uzatishni tarkibiy bo'lmagan baytlar qatori sifatida ko'rib chiqadi. Shuning uchun, individual xabarlarni qayta ishlaydigan dasturlar bayt oqimiga xabar chegaralarini qo'shishlari va ularni kuzatib borishlari kerak.

TCP soket mexanizmiga asoslanib, API interfeysni qo'llab-quvvatlamaydi. Ilova faqat bitta IP manzilni ma'lum bir TCP ulanishi bilan boshqa xostga bog'lay oladi. Agar ushbu IP-manzilga tayinlangan interfeys uzilgan bo'lsa, TCP aloqasi uziladi va qayta o'rnatilishi kerak.
Adabiyotlar ro’yxati

1. 
   Семенов Ю.А., Протоколы Интернет. Энциклопедия, Москва, "Горячая линия - Телеком", 2001
   
2. 
   Семенов Ю.А., Протоколы Интернет для электронной торговли, Москва, "Горячая линия - Телеком", 2003
   
3. 
   Э. Таненбаум, Компьютерные сети, 4-е издание, Москва, "Питер", 2003
   
4. 
   Ю.А.Семенов, Алгоритмы телекоммуникационных сетей Бином. Интернет университет Информационных технологий, Москва, 2007, (трехтомник ~1900 стр)
   

• TCP va UDP o'rtasidagi umumiy farqlarni aytib bering.

• TCP va UDP protokollaridan foydalaniladigan yuk turlarini aytib bering.

TCP va UDP port raqamlarini farqlash.