Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 6.2.Вложенность сегментов, пакетов и кадров

Итак, вернемся к нашему примеру общения клиента и сервера. В результате запроса клиента CONNECT серверу посылается сегмент, содержащий CONNECTION REQUEST (запрос соединения). Когда он прибывает, транспортная подсистема проверяет, заблокирован ли сервер операцией LISTEN (то есть заинтересован ли сервер в обработке запросов). Затем она разблокирует сервер и посылает обратно клиенту сегмент CONNECTION ACCEPTED (соединение принято). Получив этот сегмент, клиент разблокируется, после чего соединение считается установленным.

Теперь клиент и сервер могут обмениваться данными с помощью базовых операций SEND и RECEIVE. В простейшем случае каждая из сторон может использовать блокирующую операцию RECEIVE для перехода в режим ожидания сегмента, посылаемого противоположной стороной при помощи операции SEND. Когда сегмент прибывает, получатель разблокируется. Затем он может обработать полученный сегмент и послать ответ. Такая схема прекрасно работает, пока обе стороны помнят, чей черед посылать, а чей — принимать.

Обратите внимание на то, что на транспортном уровне даже простая однонаправленная пересылка данных оказывается сложнее, чем на сетевом уровне. Каждый посланный пакет данных будет, в конце концов, подтвержден. Пакеты, содержащие управляющие сегменты, также подтверждаются, явно или неявно. Эти подтверждения управляются транспортными подсистемами при помощи протокола сетевого уровня и не видны пользователям транспортного уровня. Аналогично транспортные подсистемы должны беспокоиться о таймерах и повторных передачах. Все эти механизмы не видны пользователям транспортного уровня, для которых соединение представляется надежным битовым каналом. Один пользователь помещает в канал биты, которые волшебным образом появляются на другом конце канала в том же порядке. Эта способность скрывать сложность от пользователей свидетельствует о том, что многоуровневые протоколы являются довольно мощным инструментом.

Когда соединение больше не требуется, оно должно быть разорвано, чтобы можно было освободить место в таблицах двух транспортных подсистем. Разъединение существует в двух вариантах: симметричном и асимметричном. В асимметричном варианте любой потребитель транспортных услуг может вызвать примитив DISCONNECT, в результате чего удаленной транспортной сущности будет послан управляющий сегмент DISCONNECTION REQUEST (запрос разъединения). После получения сегмента удаленной транспортной подсистемой соединение разрывается.

В симметричном варианте каждое направление закрывается отдельно, независимо от другого. Когда одна сторона выполняет операцию DISCONNECT, это означает, что у нее более нет данных для передачи, но что она все еще готова принимать данные от своего партнера. В этой схеме соединение разрывается, когда обе стороны выполняют операцию DISCONNECT.

Диаграмма состояний для установления и разрыва соединения показана на рис. 6.3. Каждый переход вызывается каким-то событием — операцией, выполненной локальным пользователем транспортного сервиса, или входящим пакетом. Для простоты мы будем считать, что каждый сегмент подтверждается отдельно. Мы также предполагаем, что используется модель симметричного разъединения, в которой клиент делает первый ход. Обратите внимание на наивность этой модели. Позднее, когда мы будем говорить о TCP, мы рассмотрим более реалистичные модели.

Рис. 6.3. Диаграмма состояний для простой схемы управления соединениями. Переходы, обозначенные курсивом, вызываются прибытием пакетов. Сплошными линиями показана последовательность состояний клиента. Пунктирными линиями показана последовательность состояний сервера

6.1.3. Сокеты Беркли

Теперь рассмотрим другой набор базовых операций транспортного уровня — базовые операции сокетов (иногда называемых гнездами), используемые для протокола TCP ( Transmission Control Protocol — протокол управления передачей). Впервые сокеты стали применяться в 1983 году в операционной системе Berkeley UNIX 4.2BSD. Очень скоро они стали популярными и сейчас широко используются для интернет-программирования в большинстве операционных систем, особенно UNIX; кроме того, существует специальный API, предназначенный для программирования сокетов в системе Windows — «winsock».