TCP vs UDP: svelare il dibattito tra affidabilità ed efficienza

Oggi inizieremo concentrandoci sul TCP. In precedenza, nel capitolo sulla stratificazione, abbiamo accennato a un punto importante. A livello di rete e sotto, si parla più di connessioni host-host, il che significa che un computer deve sapere dove si trova un altro computer per potersi connettere. Tuttavia, la comunicazione in una rete è spesso comunicazione tra processi piuttosto che tra macchine. Pertanto, il protocollo TCP introduce il concetto di porta. Una porta può essere occupata da un solo processo, il che fornisce una comunicazione diretta tra processi applicativi in ​​esecuzione su host diversi.

Il compito del livello di trasporto è fornire servizi di comunicazione diretta tra processi applicativi in ​​esecuzione su host diversi, motivo per cui è anche noto come protocollo end-to-end. Il livello di trasporto nasconde i dettagli fondamentali della rete, consentendo al processo applicativo di percepire l'esistenza di un canale di comunicazione logico end-to-end tra le due entità del livello di trasporto.

TCP sta per Transmission Control Protocol ed è noto come protocollo orientato alla connessione. Ciò significa che prima che un'applicazione possa iniziare a inviare dati all'altra, i due processi devono effettuare un handshake. L'handshake è un processo logicamente connesso che garantisce una trasmissione affidabile e una ricezione ordinata dei dati. Durante l'handshake, viene stabilita una connessione tra gli host di origine e di destinazione scambiando una serie di pacchetti di controllo e concordando alcuni parametri e regole per garantire la corretta trasmissione dei dati.

Che cosa è il TCP? (Mylinking'sRubinetto di reteEBroker di pacchetti di retepotrebbe elaborare sia pacchetti TCP che UDP)
TCP (Transmission Control Protocol) è un protocollo di comunicazione a livello di trasporto, orientato alla connessione, affidabile e basato sul flusso di byte.

Orientato alla connessione: Orientato alla connessione significa che la comunicazione TCP è uno-a-uno, vale a dire una comunicazione punto-punto end-to-end, a differenza di UDP, che può inviare messaggi a più host contemporaneamente, quindi non è possibile realizzare una comunicazione uno-a-molti.
Affidabile:L'affidabilità del TCP garantisce che i pacchetti vengano recapitati in modo affidabile al ricevitore indipendentemente dalle modifiche nel collegamento di rete, il che rende il formato del pacchetto del protocollo TCP più complesso di quello dell'UDP.
Basato su flusso di byte:La natura del TCP basata sul flusso di byte consente la trasmissione di messaggi di qualsiasi dimensione e garantisce l'ordine dei messaggi: anche se il messaggio precedente non è stato ricevuto completamente, e anche se i byte successivi sono stati ricevuti, TCP non li consegnerà al livello applicativo per l'elaborazione e scarterà automaticamente i pacchetti duplicati.
Una volta che l'host A e l'host B hanno stabilito una connessione, l'applicazione deve utilizzare la linea di comunicazione virtuale solo per inviare e ricevere dati, garantendone così la trasmissione. Il protocollo TCP è responsabile del controllo di attività come l'instaurazione, la disconnessione e il mantenimento della connessione. È importante notare che qui si usa il termine "linea virtuale" solo per stabilire una connessione, mentre "connessione" nel protocollo TCP indica solo che le due parti possono avviare la trasmissione dei dati e per garantirne l'affidabilità. I ​​nodi di routing e trasporto sono gestiti dai dispositivi di rete; il protocollo TCP non si occupa di questi dettagli.

Una connessione TCP è un servizio full-duplex, il che significa che l'host A e l'host B possono trasmettere dati in entrambe le direzioni in una connessione TCP. In altre parole, i dati possono essere trasferiti tra l'host A e l'host B in un flusso bidirezionale.

TCP memorizza temporaneamente i dati nel buffer di invio della connessione. Questo buffer di invio è una delle cache create durante l'handshake a tre vie. Successivamente, TCP invierà i dati nella cache di invio alla cache di ricezione dell'host di destinazione al momento opportuno. In pratica, ogni peer avrà una cache di invio e una cache di ricezione, come mostrato di seguito:

Il buffer di invio è un'area di memoria gestita dall'implementazione TCP sul lato mittente, utilizzata per memorizzare temporaneamente i dati da inviare. Quando viene eseguito l'handshake a tre vie per stabilire una connessione, la cache di invio viene impostata e utilizzata per memorizzare i dati. Il buffer di invio viene regolato dinamicamente in base alla congestione della rete e al feedback del destinatario.

Un buffer di ricezione è un'area di memoria gestita dall'implementazione TCP sul lato ricevente, utilizzata per memorizzare temporaneamente i dati ricevuti. TCP memorizza i dati ricevuti nella cache di ricezione e attende che l'applicazione superiore li legga.

Si noti che la dimensione della cache di invio e di ricezione è limitata; quando la cache è piena, TCP può adottare alcune strategie, come il controllo della congestione, il controllo del flusso, ecc., per garantire una trasmissione affidabile dei dati e la stabilità della rete.

Nelle reti informatiche, la trasmissione di dati tra host avviene tramite segmenti. Cos'è un segmento di pacchetto?

TCP crea un segmento TCP, o segmento di pacchetto, suddividendo il flusso in ingresso in blocchi e aggiungendo intestazioni TCP a ciascun blocco. Ogni segmento può essere trasmesso solo per un periodo di tempo limitato e non può superare la dimensione massima del segmento (MSS). Durante la discesa, un segmento di pacchetto attraversa il livello di collegamento. Il livello di collegamento ha una Maximum Transmission Unit (MTU), che rappresenta la dimensione massima del pacchetto che può attraversare il livello di collegamento dati. La massima unità di trasmissione è solitamente correlata all'interfaccia di comunicazione.

Qual è dunque la differenza tra MSS e MTU?

Nelle reti di computer, l'architettura gerarchica è molto importante perché tiene conto delle differenze tra i diversi livelli. Ogni livello ha un nome diverso; nel livello di trasporto, i dati sono chiamati segmento, mentre nel livello di rete, i dati sono chiamati pacchetto IP. Pertanto, la Maximum Transmission Unit (MTU) può essere considerata come la dimensione massima del pacchetto IP che può essere trasmessa dal livello di rete, mentre la Maximum Segment Size (MSS) è un concetto del livello di trasporto che si riferisce alla quantità massima di dati che può essere trasmessa da un pacchetto TCP alla volta.

Si noti che quando la dimensione massima del segmento (MSS) è maggiore della massima unità di trasmissione (MTU), la frammentazione IP verrà eseguita a livello di rete e TCP non suddividerà i dati più grandi in segmenti adatti alla dimensione MTU. A livello di rete sarà presente una sezione dedicata al livello IP.