TCP et NAT: Concepts clés

La couche réseau s'occupe de la communication logique entre les hôtes, c'est-à-dire les appareils sur un réseau.

La couche transport s'occupe de la communication logique entre les processus (applications) sur les différents hôtes.

TCP est un protocole de transport fiable qui garantit la livraison ordonnée et sans perte des données, et contrôle la congestion du réseau.

UDP est un protocole de transport non fiable qui offre une livraison non garantie des données et ne contrôle pas la congestion.

Le contrôle de la congestion est une technique utilisée pour prévenir la congestion du réseau en limitant le volume de données envoyées.

Le contrôle de flux est une technique utilisée pour empêcher un émetteur d'envoyer trop de données rapidement, ce qui pourrait submerger le destinataire.

La configuration de la connexion consiste à établir une connexion entre deux processus avant de pouvoir échanger des données.

Le service de livraison « au mieux » est un mode de livraison non fiable qui ne garantit pas la livraison des données.

Les services non disponibles sont des services de transport qui ne fournissent pas de garanties de délai ou de bande passante.

La garantie de délai est une propriété de certains services de transport qui garantit une livraison des données dans une certaine limite de temps.

Le démultiplexage est le processus permettant à un hôte de diriger des segments de couche transport vers les sockets appropriés, en utilisant les adresses IP et les numéros de port présents dans les datagrammes IP.

UDP (User Datagram Protocol) est un protocole de couche transport qui n'exige pas d'établissement de connexion, ce qui le rend plus rapide et plus léger que TCP.

L'en-tête UDP contient le port source, le port destination, la longueur du segment et une somme de contrôle.

UDP n'a pas de contrôle de congestion. Cela signifie qu'il peut envoyer des données aussi rapidement que possible, sans se soucier de la congestion du réseau.

Le fait que UDP soit sans connexion offre des avantages en termes de performance, mais le rend également moins fiable que TCP.

TCP est un protocole de transport fiable qui garantit la livraison ordonnée et sans perte des données. Cela signifie que les données envoyées via TCP arrivent dans le bon ordre à leur destination et que toutes les données sont reçues, même si des paquets sont perdus en cours de route.

Lorsqu'un client demande la fermeture d'une connexion TCP, il passe par plusieurs états. L'état FIN_WAIT_1 indique que le client a envoyé un signal de fermeture (FIN) au serveur, mais attend la confirmation du serveur. L'état FIN_WAIT_2 indique que le client a reçu la confirmation du serveur, mais attend la fin de la transmission des données restantes.

Lorsqu'un serveur reçoit un signal de fermeture de connexion (FIN) du client, il passe par plusieurs états. L'état CLOSE_WAIT indique que le serveur a reçu le signal de fermeture, mais peut toujours envoyer des données. L'état LAST_ACK indique que le serveur a envoyé un signal de fermeture (FIN) au client et attend la confirmation du client.

Le contrôle de flux TCP est un mécanisme qui empêche un émetteur d'envoyer des données trop rapidement pour le récepteur. Imaginons un tuyau d'eau : si l'eau est envoyée trop rapidement, le tuyau peut se remplir et déborder. Le contrôle de flux limite la quantité de données envoyées à la vitesse à laquelle le récepteur peut les traiter.

Le contrôle de congestion TCP est un mécanisme qui empêche un émetteur d'envoyer trop de données dans le réseau. Imaginons une autoroute : si toutes les voitures se mettent à rouler à fond, le trafic devient très dense. Le contrôle de congestion limite le nombre de données envoyées pour éviter l'engorgement du réseau.

Le NAT(Network Address Translation) est un mécanisme qui permet à un ou plusieurs ordinateurs sur un réseau local de partager une seule adresse IP publique. Cela permet de réduire le nombre d'adresses IP nécessaires et d'économiser des ressources.

La NAT est controversée car elle peut violer le principe de fin à fin. Cela signifie que les applications qui fonctionnent sur Internet ne peuvent pas toujours communiquer directement avec leurs homologues, car leurs adresses IP peuvent être modifiées par le NAT.

La NAT permet de contourner la pénurie d'adresses IPv4, mais ne résout pas le problème à long terme. L'adoption d'IPv6, qui offre beaucoup plus d'adresses, est la solution idéale pour le futur.

Les développeurs d'applications doivent tenir compte de l'utilisation du NAT dans leurs applications, car le NAT peut affecter la communication entre les ordinateurs.

La congestion survient lorsque trop de sources envoient trop de données trop rapidement, ce qui dépasse la capacité du réseau.

La taille de la fenêtre de congestion (cwnd) représente la quantité de données que l'émetteur peut envoyer sans attendre de confirmation.

L'augmentation additive consiste à augmenter la taille de la fenêtre de congestion (cwnd) de manière constante. La taille de la fenêtre est augmentée de 1 MSS (Segment Maximum Size) à chaque RTT (Round Trip Time) jusqu'à la détection d'une perte.

La diminution multiplicative consiste à réduire la taille de la fenêtre de congestion (cwnd) de manière importante en cas de perte de segments. La taille de la fenêtre est divisée par deux après une perte.

Le modèle de contrôle de congestion TCP est basé sur l'augmentation additive de la taille de la fenêtre de congestion (cwnd) et la diminution multiplicative en cas de perte de segments.

La perte de segments est détectée par l'émetteur lorsque le récepteur ne répond pas à un segment envoyé, ou lorsque le délai d'attente expire.

La taille du tampon de réception, RcvBuffer, est définie par des options de socket. La valeur par défaut est généralement de 4 096 octets.

Les systèmes d'exploitation ajustent automatiquement la taille du tampon de réception pour optimiser les performances. La valeur de RcvBuffer est utilisée pour limiter la quantité de données transmises dans le tampon de réception.

La fenêtre de réception (rwnd) est un champ dans l'en-tête TCP qui indique la quantité d'espace libre dans le tampon de réception du destinataire.

L'expéditeur utilise la rwnd pour limiter la quantité de données non acquittées (en vol) à la valeur de la rwnd du destinataire. Cela garantit que les données ne sont pas perdues car elles ne sont pas stockées dans la mémoire tampon du destinataire.

Le contrôle de flux garantit que le tampon de réception du destinataire ne débordera pas. Il permet d'éviter une perte de données ou une congestion du système.

Le contrôle de flux est intégré dans TCP et est une composante fondamentale pour assurer une livraison ordonnée et fiable des données.

La taille maximale du segment TCP (MSS) est définie lors de la négociation de la connexion TCP. Cette valeur représente la taille maximale du segment TCP que l'expéditeur enverra au récepteur.