TCP contro UDP: fare chiarezza sul dibattito tra affidabilità ed efficienza.

Oggi inizieremo concentrandoci sul protocollo TCP. All'inizio del capitolo sulla stratificazione, abbiamo menzionato un punto importante. Al livello di rete e ai livelli inferiori, si tratta principalmente di connessioni host-to-host, il che significa che un computer deve sapere dove si trova un altro computer per potersi connettere ad esso. Tuttavia, la comunicazione in una rete è spesso una 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 consente la comunicazione diretta tra processi applicativi in ​​esecuzione su host diversi.

Il compito del livello di trasporto è quello di fornire servizi di comunicazione diretta tra i processi applicativi in ​​esecuzione su host diversi, pertanto è anche noto come protocollo end-to-end. Il livello di trasporto nasconde i dettagli principali della rete, consentendo al processo applicativo di percepire come se esistesse un canale di comunicazione end-to-end logico 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 a un'altra, i due processi devono eseguire 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 attraverso lo scambio di una serie di pacchetti di controllo e la definizione di alcuni parametri e regole per garantire una trasmissione dei dati efficace.

Che cos'è il TCP? (Mylinking'sIntercettazione di reteEBroker di pacchetti di retein grado di elaborare pacchetti TCP o UDP)
TCP (Transmission Control Protocol) è un protocollo di comunicazione a livello di trasporto orientato alla connessione, affidabile e basato su flussi di byte.

orientato alla connessione: Orientato alla connessione significa che la comunicazione TCP è uno a uno, ovvero una comunicazione end-to-end punto a punto, a differenza di UDP, che può inviare messaggi a più host contemporaneamente, quindi non è possibile realizzare una comunicazione uno a molti.
AffidabileL'affidabilità del TCP garantisce che i pacchetti vengano consegnati in modo affidabile al destinatario indipendentemente dalle variazioni del collegamento di rete, il che rende il formato dei pacchetti del protocollo TCP più complesso di quello dell'UDP.
Basato su flusso di byteLa natura basata su flussi di byte del TCP 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, il TCP non li consegnerà al livello applicativo per l'elaborazione e scarterà automaticamente i pacchetti duplicati.
Una volta stabilita la connessione tra l'host A e l'host B, l'applicazione deve semplicemente utilizzare la linea di comunicazione virtuale per inviare e ricevere dati, garantendo così la trasmissione. Il protocollo TCP è responsabile del controllo di attività quali la creazione, la disconnessione e il mantenimento della connessione. È importante sottolineare che, in questo contesto, la linea virtuale serve solo a stabilire una connessione, mentre la connessione TCP indica semplicemente che le due parti possono avviare la trasmissione dei dati e ne garantisce l'affidabilità. I ​​nodi di routing e trasporto sono gestiti dai dispositivi di rete; il protocollo TCP in sé 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 altre parole, i dati possono essere trasferiti tra l'host A e l'host B in un flusso bidirezionale.

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

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, viene creata la cache di invio e utilizzata per memorizzare i dati. Il buffer di invio viene regolato dinamicamente in base alla congestione della rete e al feedback del ricevitore.

Il 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 a monte li legga.

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

Nelle reti di computer, la trasmissione dei dati tra gli host avviene tramite segmenti. Ma cos'è esattamente un segmento di pacchetto?

Il protocollo 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 il suo percorso, un segmento di pacchetto attraversa il livello di collegamento. Il livello di collegamento ha un'unità di trasmissione massima (MTU), che rappresenta la dimensione massima del pacchetto che può attraversare il livello di collegamento dati. L'unità di trasmissione massima 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 vari livelli. Ogni livello ha un nome diverso; nel livello di trasporto, i dati sono chiamati segmenti, mentre nel livello di rete sono chiamati pacchetti IP. Pertanto, la Maximum Transmission Unit (MTU) può essere considerata come la dimensione massima di un 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 in una sola volta.

Si noti che quando la dimensione massima del segmento (MSS) è maggiore della dimensione massima dell'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 dell'MTU. Ci sarà una sezione a livello di rete dedicata al livello IP.