El protocolo TCP es uno de los protocolos más importantes de Internet y es responsable de la transmisión fiable de datos. En este blog, profundizaremos en la implementación subyacente del protocolo TCP y cómo utilizarlo para lograr una transmisión de datos confiable.
Conceptos básicos del protocolo TCP.
Antes de profundizar en la implementación subyacente del protocolo TCP, debemos comprender algunos conceptos básicos.
El número de puerto
En el protocolo TCP, cada aplicación necesita utilizar un número de puerto para identificarse. El número de puerto es un entero de 16 bits que oscila entre 0 y 65535. Entre ellos, los números de puerto del 0 al 1023 están reservados para algunas aplicaciones especiales, como el puerto 80 utilizado por el protocolo HTTP y el puerto 443 utilizado por el protocolo HTTPS.
Número de serie y número de confirmación
En el protocolo TCP, cada paquete de datos tiene un número de secuencia y un número de acuse de recibo. El número de secuencia indica la posición del primer byte de este paquete en todo el flujo de datos y el número de acuse de recibo indica la posición del siguiente byte que el receptor espera recibir.
tamaño de ventana
En el protocolo TCP, cada paquete tiene un tamaño de ventana. El tamaño de la ventana representa la cantidad de datos que el receptor puede recibir actualmente y se puede ajustar dinámicamente para adaptarse a los cambios en las condiciones de la red.
La implementación subyacente del protocolo TCP.
La implementación subyacente del protocolo TCP se puede dividir en tres partes: establecimiento de conexión, transmisión de datos y desconexión de conexión.
establecer conexión
En el protocolo TCP, se requiere un protocolo de enlace de tres vías para establecer una conexión. Supongamos que el cliente quiere conectarse al servidor:
- El cliente envía un paquete SYN al servidor, que contiene el número de secuencia inicial del cliente.
- Después de recibir el paquete SYN, el servidor envía un paquete SYN-ACK al cliente, que contiene el número de secuencia inicial y el número de confirmación del servidor (el número de confirmación es el número de serie del cliente + 1).
- Después de recibir el paquete SYN-ACK, el cliente envía un paquete ACK al servidor, que contiene el número de confirmación del cliente (el número de confirmación es el número de serie del servidor + 1).
De esta forma la conexión se establece con éxito.
transmisión de datos
En el protocolo TCP, la transmisión de datos utiliza el protocolo de ventana deslizante. Supongamos que el cliente quiere enviar datos al servidor:
- El cliente divide los datos en varios paquetes y los envía en orden.
- Después de que el servidor recibe el paquete, lo almacena en un búfer y envía un paquete ACK al cliente que contiene el número de secuencia del siguiente paquete que el servidor espera recibir.
- Después de que el cliente recibe el paquete ACK, elimina los paquetes de datos enviados correctamente del búfer y actualiza el tamaño de la ventana.
- Si el cliente no recibe el paquete ACK dentro de un cierto período de tiempo, reenviará el paquete de datos correspondiente.
Desconectar
En el protocolo TCP, se requieren cuatro ondas para desconectarse. Supongamos que el cliente quiere desconectarse:
- El cliente envía un paquete FIN al servidor, lo que indica que el cliente no tiene datos para enviar.
- Después de recibir el paquete FIN, el servidor envía un paquete ACK al cliente, lo que indica que el servidor ha recibido el paquete FIN del cliente.
- El servidor envía un paquete FIN al cliente, indicando que el servidor no tiene datos para enviar.
- Después de recibir el paquete FIN, el cliente envía un paquete ACK al servidor, lo que indica que el cliente ha recibido el paquete FIN del servidor.
De esta forma, la conexión se desconecta con éxito.
Principios básicos del protocolo TCP.
El protocolo TCP es un protocolo orientado a la conexión que utiliza un protocolo de enlace de tres vías para establecer una conexión y un protocolo de enlace de cuatro vías para desconectarse. Una vez establecida la conexión, el protocolo TCP utiliza números de secuencia y números de confirmación para garantizar una transmisión confiable de datos.
El protocolo TCP divide los datos en varios paquetes para su transmisión y cada paquete tiene un número de secuencia y un número de confirmación. El remitente envía el paquete de datos al receptor y espera la confirmación del receptor. Si el receptor no recibe el paquete, o si hay un error en el paquete, envía una solicitud de retransmisión al remitente. El remitente reenvía el paquete hasta que el receptor acusa recibo.
Implementación del protocolo TCP.
La implementación del protocolo TCP generalmente la proporciona el kernel del sistema operativo. En los sistemas Linux, la implementación del protocolo TCP se encuentra en la pila de protocolos de red del kernel. Las aplicaciones pueden utilizar el protocolo TCP a través de la interfaz de socket.
El siguiente es un ejemplo del uso del lenguaje Python para implementar el protocolo TCP:
import socket
# 创建TCP套接字
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
sock.connect(('localhost', 8000))
# 发送数据
sock.send('Hello, world!')
# 接收数据
data = sock.recv(1024)
# 关闭连接
sock.close()
En este ejemplo, utilizamos el módulo de socket de Python para crear un socket TCP y conectarnos al puerto local 8000. Luego enviamos una cadena y esperamos la respuesta del servidor. Finalmente cerramos la conexión.
Transmisión de datos mediante protocolo TCP.
La transmisión de datos del protocolo TCP se transmite dividiendo los datos en múltiples paquetes de datos. Cada paquete de datos tiene un número de secuencia y un número de confirmación para garantizar una transmisión confiable de datos. Cuando el remitente envía un paquete, espera una confirmación del receptor. Si el receptor no recibe el paquete, o si hay un error en el paquete, envía una solicitud de retransmisión al remitente. El remitente reenvía el paquete hasta que el receptor acusa recibo.
El protocolo TCP también utiliza un mecanismo de ventana deslizante para controlar la velocidad de transmisión de datos. El remitente ajustará la velocidad de envío en función de la información de confirmación del receptor para evitar la congestión de la red.
Control de flujo del protocolo TCP
El protocolo TCP utiliza un mecanismo de control de flujo para evitar la congestión de la red. El remitente ajustará la velocidad de envío en función de la información de confirmación del receptor para evitar enviar demasiados datos y causar congestión en la red. El receptor puede controlar la velocidad de envío del remitente a través del tamaño de la ventana.
Control de congestión del protocolo TCP
El protocolo TCP utiliza un mecanismo de control de congestión para evitar la congestión de la red. Cuando la red está congestionada, el protocolo TCP reducirá la velocidad de envío para evitar enviar demasiados datos y causar congestión en la red. El protocolo TCP utiliza ventanas de congestión para controlar la velocidad de envío y evitar la congestión de la red.