Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Многие аспекты сетей, устойчивых к задержкам, продолжают обсуждаться в научных сообществах. Как мы уже говорили, хорошие стратегии маршрутизации зависят от природы контактов. Идея хранения данных внутри сети приводит к возникновению новых проблем. Теперь контроль перегрузки должен относить память в узлах DTN к другому типу ресурсов, и такие ресурсы тоже могут заканчиваться. Отсутствие сквозного соединения усугубляет проблему безопасности. Перед тем как принять на себя ответственность за доставку посылки, узел захочет проверить, что отправитель официально зарегистрирован в сети и что получателю нужна эта посылка. Решения этих проблем будут зависеть от типа DTN, ведь космические сети так сильно отличаются от сенсорных!

6.8. Резюме

Транспортный уровень — это ключ к пониманию многоуровневых протоколов. Он предоставляет различные сервисы, наиболее важным из которых является сквозной, надежный, ориентированный на соединение поток байтов от отправителя к получателю. Доступ к нему предоставляется при помощи сервисных примитивов, позволяющих устанавливать, использовать и разрывать соединения. Общепринятый интерфейс транспортного уровня обеспечивается сокетами Беркли.

Транспортные протоколы должны обладать способностью управлять соединением в ненадежных сетях. Установка соединения осложняется возможностью существования дубликатов пакетов, которые могут появляться в самый неподходящий момент. Для борьбы с этими дубликатами при установке соединения применяется алгоритм «тройного рукопожатия». Разрыв соединения проще установки и тем не менее далеко не тривиален из-за наличия проблемы двух армий.

Даже если сетевой уровень абсолютно надежен, у транспортного уровня полно работы. Он должен обрабатывать все служебные примитивы, управлять соединениями и таймерами, распределять пропускную способность и осуществлять контроль перегрузки, а также использовать скользящее окно переменного размера для управления потоком данных.

Контроль перегрузки должен справедливо распределять пропускную способность между конкурирующими потоками и следить за изменениями в использовании сети.

Закон управления AIMD позволяет получить эффективное и справедливое распределение.

Основными транспортными протоколами Интернета являются TCP и UDP. UDP — это протокол без установления соединения, который работает с IP-пакетами и занимается обеспечением мультиплексирования и демультиплексирования нескольких процессов с использованием единого IP-адреса. UDP может использоваться при клиент-серверных взаимодействиях, например при удаленном вызове процедур (RPC). Кроме того, на его основе можно создавать протоколы реального времени, такие как RTP.

Наиболее распространенным протоколом Интернета является TCP. Он обеспечивает надежный дуплексный поток байтов с контролем перегрузки. Он использует 20-байтный заголовок для всех сегментов. Оптимизации производительности протокола TCP было уделено много внимания. Для этого в нем применяются алгоритмы Нагля (Nagle), Кларка (Clark), Джекобсона (Jacobson), Карна (Kam) и др.

Производительность сети обычно в основном определяется протоколом и накладными расходами по обработке сегментов, причем с увеличением скорости передачи данных эта ситуация ухудшается. Протоколы должны разрабатываться таким образом, чтобы минимизировать количество сегментов и обтаваться работоспособными при больших значениях задержки передачи. В гигабитных сетях требуются простые протоколы и потоковая обработка.

Разработка сетей, устойчивых к задержкам, позволяет доставлять пакеты в сетях с непостоянной связностью узлов или с большой задержкой в каналах. Промежуточные узлы хранят, переносят и отправляют посылки данных, гарантируя их доставку, даже если ни в какой момент времени не существует действующего пути между отправителем и получателем.

Вопросы

1. В нашем примере транспортных примитивов, приведенных в табл. 6.1, LISTEN является блокирующим вызовом. Обязательно ли это? Если нет, объясните, как следует пользоваться неблокирующей базовой операцией. Какое преимущество это даст по сравнению со схемой, описанной в тексте?

2. Базовые операции транспортного сервиса предполагают, что во время установки соединения две конечные точки ведут себя несимметрично: один конец (сервер) выполняет операцию LISTEN, а другой конец (клиент) — операцию CONNECT. Но в одноранговых приложениях (например, в приложениях для совместного доступа к файлам, таких как BitTorrent) все конечные точки считаются одинаковыми. Среди них нет серверов и клиентов. Как такое приложение может работать, используя базовые операции транспортного сервиса?