TCP (Protokół kontroli transmisji) działa poprzez ustanowienie niezawodnego i uporządkowanego kanału komunikacyjnego pomiędzy dwoma urządzeniami w sieci. Działa w warstwie transportowej zestawu protokołów TCP/IP i zapewnia, że dane przesyłane pomiędzy nadawcą a odbiorcą dotrą nienaruszone i we właściwej kolejności. TCP osiąga tę niezawodność dzięki mechanizmom, takim jak numery sekwencyjne, potwierdzenia, sumy kontrolne i kontrola przepływu. Kiedy nadawca przesyła dane, protokół TCP dzieli je na segmenty, dodaje nagłówki zawierające informacje sterujące i wysyła je do odbiorcy. Odbiornik potwierdza odbiór każdego segmentu i żąda ponownej transmisji wszelkich utraconych lub uszkodzonych segmentów, zapewniając bezbłędną dostawę danych.
TCP działa krok po kroku w kilku etapach:
- Ustanowienie połączenia: Proces rozpoczyna się od uzgadniania protokołu TCP, podczas którego klient i serwer wymieniają pakiety synchronizacji (SYN) w celu negocjowania parametrów i uzgodnienia początkowych numerów sekwencyjnych. Kroki obejmują wysłanie pakietu SYN, odebranie pakietu SYN-ACK w odpowiedzi i wysłanie pakietu ACK w celu potwierdzenia połączenia.
- Transfer danych: Po nawiązaniu połączenia transmisja danych odbywa się segmentami. Nadawca dzieli dane na łatwe do zarządzania fragmenty, dodaje nagłówki TCP z numerami sekwencyjnymi i wysyła je przez sieć. Odbiorca potwierdza każdy segment, umożliwiając nadawcy retransmisję utraconych segmentów.
- Flow Control: TCP implementuje kontrolę przepływu w celu zarządzania szybkościami transmisji danych w oparciu o pojemność odbiornika. Odbiornik ogłasza rozmiar okna, wskazując, ile danych może przyjąć, zapobiegając przeciążeniu i zapewniając efektywny transfer danych.
- Error Handling: TCP wykrywa błędy przy użyciu sum kontrolnych w nagłówkach segmentów. W przypadku wykrycia błędów odbiorca odrzuca segment i żąda retransmisji przy użyciu powtarzania selektywnego lub podobnych mechanizmów.
- Zakończenie połączenia: Po zakończeniu wymiany danych protokół TCP inicjuje proces kończenia połączenia. Obejmuje to wymianę pakietów FIN (zakończeń) w celu bezpiecznego zamknięcia połączenia, uwolnienia zasobów i upewnienia się, że obie strony potwierdzają zamknięcie.
Sesja TCP odnosi się do całego cyklu życia połączenia TCP pomiędzy dwoma hostami. Rozpoczyna się uzgadnianiem protokołu TCP w celu ustanowienia połączenia, obejmuje wymianę danych przy użyciu segmentów, zarządza kontrolą przepływu i obsługą błędów, a kończy się zakończeniem połączenia. Przez całą sesję protokół TCP zarządza informacjami o stanie, numerami sekwencyjnymi, potwierdzeniami i innymi parametrami, aby zapewnić niezawodny i uporządkowany transfer danych między nadawcą a odbiorcą.
TCP stosuje podejście warstwowe w modelu TCP/IP, gdzie działa w warstwie transportowej. Model ten dzieli komunikację sieciową na warstwy, przy czym protokół TCP zapewnia niezawodność komunikacji typu end-to-end i kontrolę przepływu. Poniżej warstwy transportowej protokół IP (Internet Protocol) zarządza adresowaniem i routingiem, natomiast nad nim protokoły warstwy aplikacji, takie jak HTTP, FTP i SMTP, korzystają z usług TCP w celu niezawodnej wymiany danych.
Przesyłanie danych TCP rozpoczyna się od podzielenia danych przez nadawcę na segmenty i dodania nagłówków TCP z numerami sekwencyjnymi. Segmenty te przesyłane są siecią do odbiornika, który potwierdza odbiór każdego segmentu. Jeśli segmenty zostaną utracone lub uszkodzone, nadawca retransmituje je w oparciu o potwierdzenia odbiorcy i mechanizmy selektywnego powtarzania. TCP zapewnia uporządkowaną dostawę poprzez numerację segmentów i ponowne ułożenie ich we właściwej kolejności u odbiorcy. Ten niezawodny mechanizm przesyłania danych umożliwia protokołowi TCP zapewnienie bezbłędnej komunikacji przez zawodne połączenia sieciowe, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających gwarantowanej dostawy i precyzyjnego sekwencjonowania danych.