TCP กับ UDP: demystifying ความน่าเชื่อถือและการอภิปรายประสิทธิภาพ

วันนี้เราจะเริ่มต้นด้วยการมุ่งเน้นไปที่ TCP ก่อนหน้านี้ในบทเกี่ยวกับการฝังรากลึกเราได้กล่าวถึงประเด็นสำคัญ ที่เลเยอร์เครือข่ายและด้านล่างมันเป็นเรื่องเกี่ยวกับโฮสต์เพื่อเชื่อมต่อโฮสต์ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์ของคุณจำเป็นต้องรู้ว่าคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นอยู่ที่ไหนเพื่อเชื่อมต่อกับมัน อย่างไรก็ตามการสื่อสารในเครือข่ายมักจะเป็นการสื่อสารระหว่างกันมากกว่าการสื่อสารระหว่างกัน ดังนั้นโปรโตคอล TCP จึงแนะนำแนวคิดของพอร์ต พอร์ตสามารถถูกครอบครองโดยกระบวนการเดียวเท่านั้นซึ่งให้การสื่อสารโดยตรงระหว่างกระบวนการสมัครที่ทำงานบนโฮสต์ที่แตกต่างกัน

งานของเลเยอร์การขนส่งคือวิธีการให้บริการการสื่อสารโดยตรงระหว่างกระบวนการแอปพลิเคชันที่ทำงานบนโฮสต์ที่แตกต่างกันดังนั้นจึงเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นโปรโตคอลแบบ end-to-end เลเยอร์การขนส่งซ่อนรายละเอียดหลักของเครือข่ายช่วยให้กระบวนการสมัครดูราวกับว่ามีช่องทางการสื่อสารแบบ end-to-end ตรรกะระหว่างสองเอนทิตีเลเยอร์การขนส่ง

TCP ย่อมาจากโปรโตคอลการควบคุมการส่งสัญญาณและเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นโปรโตคอลที่มุ่งเน้นการเชื่อมต่อ ซึ่งหมายความว่าก่อนที่แอปพลิเคชันหนึ่งจะเริ่มส่งข้อมูลไปยังอีกกระบวนการหนึ่งกระบวนการทั้งสองต้องทำการจับมือกัน การจับมือกันเป็นกระบวนการที่เชื่อมต่ออย่างมีเหตุผลซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้และการรับข้อมูลเป็นระเบียบ ในระหว่างการจับมือกันการเชื่อมต่อจะถูกจัดตั้งขึ้นระหว่างโฮสต์ต้นทางและปลายทางโดยการแลกเปลี่ยนชุดแพ็คเก็ตควบคุมและยอมรับพารามิเตอร์และกฎบางอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งข้อมูลที่ประสบความสำเร็จ

TCP คืออะไร? (MyLinking'sแตะเครือข่ายและนายหน้าแพ็คเก็ตเครือข่ายสามารถประมวลผลทั้งแพ็คเก็ต TCP หรือ UDP)
TCP (โปรโตคอลการควบคุมการส่งสัญญาณ) เป็นการเชื่อมต่อที่มุ่งเน้นการเชื่อมต่อโปรโตคอลการสื่อสารเลเยอร์การขนส่งตามไบต์

มุ่งเน้นการเชื่อมต่อ: การเชื่อมต่อที่มุ่งเน้นหมายความว่าการสื่อสาร TCP เป็นแบบหนึ่งต่อหนึ่งนั่นคือการสื่อสารแบบ end-to-end แบบจุดต่อจุดซึ่งแตกต่างจาก UDP ซึ่งสามารถส่งข้อความไปยังโฮสต์หลายรายการในเวลาเดียวกันดังนั้นการสื่อสารแบบหนึ่งต่อหลายครั้งจึงไม่สามารถทำได้
เชื่อถือได้: ความน่าเชื่อถือของ TCP ทำให้มั่นใจได้ว่าแพ็คเก็ตจะถูกส่งมอบให้กับตัวรับสัญญาณได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงในลิงค์เครือข่ายซึ่งทำให้รูปแบบแพ็คเก็ตโปรโตคอลของ TCP ซับซ้อนกว่า UDP
อิงตามไบต์: ลักษณะของ BYTE-Stream-based ของ TCP ช่วยให้สามารถส่งข้อความทุกขนาดและรับประกันลำดับข้อความ: แม้ว่าข้อความก่อนหน้านี้ยังไม่ได้รับอย่างสมบูรณ์และแม้ว่าจะได้รับไบต์ที่ตามมา TCP จะไม่ส่งไปยังชั้นแอปพลิเคชันสำหรับการประมวลผลและจะวางแพ็คเก็ตซ้ำโดยอัตโนมัติ
เมื่อโฮสต์ A และโฮสต์ B ได้สร้างการเชื่อมต่อแอปพลิเคชันจะต้องใช้สายการสื่อสารเสมือนจริงเพื่อส่งและรับข้อมูลดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าการส่งข้อมูล โปรโตคอล TCP มีหน้าที่ควบคุมงานเช่นการเชื่อมต่อการตัดการเชื่อมต่อและการถือครอง ควรสังเกตว่าที่นี่เราบอกว่าสายเสมือนจริงหมายถึงการสร้างการเชื่อมต่อการเชื่อมต่อโปรโตคอล TCP เท่านั้นระบุว่าทั้งสองฝ่ายสามารถเริ่มการส่งข้อมูลและเพื่อให้แน่ใจว่าความน่าเชื่อถือของข้อมูล การกำหนดเส้นทางและโหนดการขนส่งได้รับการจัดการโดยอุปกรณ์เครือข่าย โปรโตคอล TCP นั้นไม่เกี่ยวข้องกับรายละเอียดเหล่านี้

การเชื่อมต่อ TCP เป็นบริการเต็มรูปแบบซึ่งหมายความว่าโฮสต์ A และโฮสต์ B สามารถส่งข้อมูลในทั้งสองทิศทางในการเชื่อมต่อ TCP นั่นคือข้อมูลสามารถถ่ายโอนระหว่างโฮสต์ A และโฮสต์ B ในโฟลว์แบบสองทิศทาง

TCP จัดเก็บข้อมูลชั่วคราวในบัฟเฟอร์การเชื่อมต่อของการเชื่อมต่อ บัฟเฟอร์การส่งนี้เป็นหนึ่งในแคชที่ตั้งขึ้นระหว่างการจับมือสามทาง ต่อจากนั้น TCP จะส่งข้อมูลในแคชส่งไปยังแคชรับของโฮสต์ปลายทางในเวลาที่เหมาะสม ในทางปฏิบัติเพียร์แต่ละคนจะมีแคชส่งและแคชรับดังที่แสดงไว้ที่นี่:

บัฟเฟอร์การส่งเป็นพื้นที่ของหน่วยความจำที่ดูแลโดยการใช้งาน TCP ในด้านผู้ส่งที่ใช้ในการจัดเก็บข้อมูลชั่วคราวที่จะส่ง เมื่อทำการจับมือสามทางเพื่อสร้างการเชื่อมต่อแคชส่งจะถูกตั้งค่าและใช้ในการจัดเก็บข้อมูล บัฟเฟอร์ส่งจะถูกปรับแบบไดนามิกตามความแออัดของเครือข่ายและข้อเสนอแนะจากตัวรับสัญญาณ

บัฟเฟอร์รับเป็นพื้นที่ของหน่วยความจำที่ดูแลโดยการใช้งาน TCP ในด้านที่ได้รับซึ่งใช้ในการจัดเก็บข้อมูลที่ได้รับชั่วคราว TCP เก็บข้อมูลที่ได้รับในแคชรับและรอให้แอปพลิเคชันบนอ่าน

โปรดทราบว่าขนาดของแคชส่งและรับแคชมี จำกัด เมื่อแคชเต็ม TCP อาจใช้กลยุทธ์บางอย่างเช่นการควบคุมความแออัดการควบคุมการไหล ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้และความเสถียรของเครือข่าย

ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์การส่งข้อมูลระหว่างโฮสต์จะดำเนินการโดยกลุ่ม เซ็กเมนต์แพ็คเก็ตคืออะไร?

TCP สร้างเซ็กเมนต์ TCP หรือเซ็กเมนต์แพ็กเก็ตโดยแยกกระแสข้อมูลเข้ามาเป็นชิ้นและเพิ่มส่วนหัว TCP ลงในแต่ละก้อน แต่ละเซ็กเมนต์สามารถส่งได้ในระยะเวลาที่ จำกัด เท่านั้นและต้องไม่เกินขนาดส่วนสูงสุด (MSS) เมื่อลงชื่อลงส่วนแพ็กเก็ตจะผ่านเลเยอร์ลิงค์ เลเยอร์ลิงค์มีหน่วยส่งสูงสุด (MTU) ซึ่งเป็นขนาดแพ็คเก็ตสูงสุดที่สามารถผ่านเลเยอร์ข้อมูลลิงค์ได้ หน่วยส่งสูงสุดมักจะเกี่ยวข้องกับอินเทอร์เฟซการสื่อสาร

ดังนั้นความแตกต่างระหว่าง MSS และ MTU คืออะไร?

ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์สถาปัตยกรรมลำดับชั้นมีความสำคัญมากเพราะคำนึงถึงความแตกต่างระหว่างระดับที่แตกต่างกัน แต่ละเลเยอร์มีชื่อที่แตกต่างกัน ในเลเยอร์การขนส่งข้อมูลเรียกว่าเซ็กเมนต์และในเลเยอร์เครือข่ายข้อมูลเรียกว่าแพ็กเก็ต IP ดังนั้นหน่วยส่งสูงสุด (MTU) สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นขนาดแพ็คเก็ต IP สูงสุดที่สามารถส่งผ่านเลเยอร์เครือข่ายในขณะที่ขนาดส่วนสูงสุด (MSS) เป็นแนวคิดเลเยอร์การขนส่งที่หมายถึงปริมาณสูงสุดของข้อมูลที่สามารถส่งโดยแพ็กเก็ต TCP ในแต่ละครั้ง

โปรดทราบว่าเมื่อขนาดส่วนสูงสุด (MSS) มีขนาดใหญ่กว่าหน่วยส่งสูงสุด (MTU) การกระจายตัวของ IP จะดำเนินการที่เลเยอร์เครือข่ายและ TCP จะไม่แบ่งข้อมูลที่ใหญ่ขึ้นเป็นส่วนที่เหมาะสมสำหรับขนาด MTU จะมีส่วนในเลเยอร์เครือข่ายที่ทุ่มเทให้กับเลเยอร์ IP