Protocolo TCP

Protocolo TCP

O protocolo TCP (RFC 793), como o Protocolo UDP, também oferece a multiplexação/demultiplexação de aplicações através das portas e o mecanismo de detecção de erros. A grande diferença é que o TCP é um protocolo orientado a conexão e com transferência garantida, onde os dois processos devem acordar entre eles uma abertura de conexão para que os dados possam ser transferidos. Além destas características, o TCP integra ainda um serviço de controle de fluxo, que assegura que nenhum dos lados da comunicação envie pacotes rápido demais, pois uma aplicação em um lado pode não conseguir processar a informação na velocidade que está recebendo, e um serviço de controle de congestionamento ajuda a prevenir congestionamentos na rede.

Formato do segmento TCP

O cabeçalho do segmento TCP, além dos números de porta origem e destino e Checksum, que também existem no UDP, há outros campos com informações necessárias a implementação do serviço de transferência garantida, controle de fluxo e controle de congestionamento.

   0                   1                   2                   3   
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |          Source Port          |       Destination Port        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                        Sequence Number                        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Acknowledgment Number                      |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
  | Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
  |       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |           Checksum            |         Urgent Pointer        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Options                    |    Padding    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                             data                              |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Os campos fundamentais do segmento TCP são os seguintes:

• Porta origem e porta destino (Source Port e Destination Port);
• Número de seqüência e reconhecimento, utilizado para o emissor e receptor implementarem o serviço de transferência garantida (Sequence Number e Acknowledgment Number).
• Tamanho da janela do receptor, usado para o controle de fluxo, e indica o número de bytes que o receptor é capaz de receber (Window).
• Seis bits de flags: o Ack é usado para indicar que o campo de reconhecimento é válido; o Rst, Syn e Fin são usados para abertura e encerramento de conexão, o Psh indica que o receptor deve passar imediatamente os dados para a camada superior e o Urg indica urgente (pouco usado).
• Tamanho do cabeçalho (Data Offset), especifica o tamanho da cabeçalho, que pode variar em funções do campo de opções; tipicamente o cabeçalho contém as 5 primeiras linhas, totalizando 20 bytes.
• O checksum é usado para detecção de erros.
• O campo de opções (Options) é usado quando o emissor e receptor precisam negociar o tamanho máximo de segmento (MSS).
• O Padding é utilizado para completar o campo opções (se necessário).

Tamanho do segmento TCP

O campo de dados da aplicação (data) do segmento TCP, contém um fragmento ou pedaço dos dados da aplicação, cujo tamanho máximo, chamado de MSS (Maximum Segment Size), não considerando o cabeçalho.

O valor do MSS é acertado entre o emissor e o receptor na abertura de conexão TCP.

Em geral o valor de MSS é escolhido para evitar a fragmentação do datagrama IP na camada inferior. Ou seja:

MSS + headers ≤ MTU

O valor MTU (Maximum Tranfer Unit) é a unidade máxima de transferência da camada enlace. Um valor típico para MTU nas redes locais Ethernet é 1500 Bytes. Considerando que tanto o TCP quanto o IP tenham cabeçalho padrão de 20 Bytes, um valor comum para MSS é 1460 Bytes.

Conexão TCP

Uma conexão TCP é uma conexão full-duplex (isto é, em ambos os sentidos e simultânea) entre o host emissor e o host receptor. Uma vez estabelecida à conexão os dois processos podem trocar informações. O processo cliente passa o bloco de dados através da porta apropriada. O TCP então manipula estes dados, dirigindo para o buffer de envio. Os dados são então fragmentados e encapsulados na forma de segmentos. Os segmentos, por sua vez, são passados a camada rede onde eles são separadamente encapsulados em datagramas IP, que são enviados através da rede. Quando o TCP do receptor recebe os dados, os mesmos são recebidos no buffer de recepção. A aplicação no lado do receptor então lê os dados a partir deste buffer.

O cliente solicita a abertura de conexão em uma porta bem conhecida do servidor (por exemplo, porta 80 de um servidor Web) e informa a porta origem para receber as respostas, além de ajustar outros parâmetros para implementar a transferência garantida.

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--Evandro.cantu (discussão) 17h12min de 20 de março de 2015 (BRT)

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