Опишите механизм подтверждения и гарантии доставки данных в протоколе TCP.

TCP (Transmission Control Protocol) — это протокол, ориентированный на соединение, который гарантирует надежную и упорядоченную доставку потока байт. Он достигает этого с помощью нескольких ключевых механизмов:

1. Номера последовательности (Sequence Numbers, Seq)

• TCP рассматривает данные не как пакеты, а как непрерывный поток байт.
• Каждому байту в потоке присваивается уникальный номер последовательности.
• Когда отправитель посылает сегмент данных, он помечает его Seq номером, соответствующим первому байту в этом сегменте.

2. Подтверждения (Acknowledgements, Ack)

• Когда получатель успешно принимает сегмент, он отправляет в ответ ACK-сегмент.
• Номер Ack в этом ответном сегменте равен номеру Seq следующего байта, который получатель ожидает получить. Например, если был получен сегмент с Seq=100 и длиной 1000 байт, получатель отправит ACK=1100.
• Это подтверждение является кумулятивным: ACK=1100 означает, что все байты с 0 до 1099 были успешно получены.

3. Таймауты и повторные передачи (Retransmission)

• После отправки сегмента отправитель запускает таймер (Retransmission Timeout, RTO).
• Если он не получает ACK для этого сегмента до истечения таймера, он считает сегмент утерянным и отправляет его повторно.
• Время RTO вычисляется динамически на основе времени приема-передачи пакетов (Round-Trip Time, RTT).

Схема работы:

1. Установка соединения (3-way handshake): Стороны обмениваются начальными номерами последовательности (ISN), чтобы синхронизировать Seq и Ack.
2. Отправка данных:
   • Отправитель: Шлет сегмент с Seq=X.
   • Получатель: Принимает сегмент, отправляет ACK=X + length.
3. Потеря пакета:
   • Отправитель: Шлет сегмент с Seq=Y, но он теряется.
   • Получатель: Ничего не получает и не отправляет ACK.
   • Отправитель: Таймер истекает, и он повторно отправляет сегмент с Seq=Y.

Дополнительные оптимизации:

• SACK (Selective Acknowledgement): Позволяет получателю сообщить, какие именно сегменты он получил, даже если между ними есть пробелы. Это помогает отправителю повторно передавать только действительно утерянные сегменты, а не все подряд, что значительно повышает эффективность.