Трехходовое квитирование
Процедура создания соединений использует флаг управления синхронизацией (SYN) и включает обмен тремя сообщениями. Этот обмен был назван трехходовым квитированием. Соединение инициируется при встрече прибывающего сегмента, содержащего SYN, и ожидающего входа TCN, которые создаются командой пользователя OPEN. Соответствие локального и внешнего сокетов определяет, когда соединение было инициировано. Соединение становится "установленным", когда номера последовательности синхронизированы в обоих направлениях. Очистка соединения также включает обмен сегментами, несущими в этом случае управляющий флаг FIN.
Протокол не делает никаких ограничений на повторное использование определенного соединения. Соединение определяется парой сокетов. Новые экземпляры соединения будут называться инкарнациями соединения. При этом возникает проблема: "Как TCP идентифицирует сегменты дубликаты из предыдущих инкарнаций соединения?" Эта проблема становится очевидной, если соединение открывается и закрывается в быстрой последовательности или прерывается в связи с нехваткой памяти, а затем восстанавл ивается.
Чтобы избежать путаницы, необходимо воспрепятствовать использованию сегментов из одной инкарнации соединения, в то время как те же самые номера последовательности от предыдущей инкарнации могут по-прежнему присутствовать в сети. Мы хотим гарантировать это, даже если TCP прерывает работу и теряет всю информацию о номерах последовательности, которые он использует. Когда создается новое соединение, используется генератор начального порядкового номера (ISN), который выбирает новый 32- разрядный ISN. Генератор связан с 32-битными часами (возможно, фиктивными), младший бит которых увеличивается каждые четыре миллисекунды. Таким образом, ISN циклически повторяется примерно каждые 4,55 часов. Так как мы предполагаем, что сегменты будут оставаться в сети не дольше, чем максимальное время жизни сегмента (MSL), и что MSL меньше 4,55 часов, то можно считать, что ISN будет уникальным.
Для каждого соединения существует номер посылаемой последовательности и номер получаемой последовательности. Начальный номер посылаемой последовательности (ISS) выбирается посылающим данные TCP, а начальный номер принимаемой последовательности (1RS) узнается во время процедуры создания соединения. Чтобы соединение было установлено или инициализировано, два TCP должны синхронизировать друг с другом начальные номера последовательностей. Это делается при обмене устанавливающими соединение сегментами, несущими управляющий бит, называемый "SYN" (от слова синхронизация), и начальные номера последовательностей. В качестве сокращения сегменты, переносящие бит SYN, также называются "SYN". Следовательно, решение требует подходящего механизма для выбора начального номера последовательности и небольшого привлечения квитирования для обмена ISN.
Синхронизация требует, чтобы каждая сторона посылала свой собственный начальный номер последовательности и получала подтверждение от другой стороны. Каждая сторона должна также получить начальный номер последовательности другой стороны и послать об этом подтверждение.
1. А —> В SYN мой номер последовательности X
2. А <—- В АСК ваш номер последовательности X
3. А <-- В SYN мой номер последовательности Y
4. А —> В АСК ваш номер последовательности Y
Так как шаги 2 и 3 обычно объединяются в одном сообщении, то последовательность называется трехходовым квитированием. На рис. 2.3 показано, как это выглядит в реальной жизни.
Трехходовое квитирование необходимо в связи с тем, что номера последовательности не связаны с глобальными часами сети, и TCP может иметь другие механизмы для выбора ISN. Получатель первого SYN не может узнать, является ли сегмент задержавшимся старым или нет, если он не помнит последний номер последовательности, использованный соединением (что не всегда возможно). Поэтому он должен запросить отправителя проверить, что TCP не создал сегмент, несущий номер последовательности, который может дублироваться старым сегментом, остающимся в сети. TCP должен оставаться спокойным в течение максимального периода жизни (MSL), прежде чем присваивать какие-либо номера последовательности при запуске или восстановлении после ошибки, при которой память используемых номеров последовательности была стерта. Для этой спецификации MSL задается равным двум минутам. Это инженерный выбор, который может быть изменен, если опыт покажет такую необходимость. Отметим, что если TCP повторно инициализирован, но сохранил в памяти номера последовательности, ему вообще не нужно ждать, он должен лишь использовать номера последовательности, превышающие использованные ранее.
