Выбор начального номера
Протокол не задает каких-либо ограничений на повторное использование соединений. Соединение определяется парой сокетов. Новые экземпляры соединения будут рассматриваться как "инкарнации". Однако в этом случае возникает проблема различий между инкарнациями — "как протокол TCP сможет определить дубликаты от предыдущей инкарнации соединения?" Эта проблема возникает в результате кратковременных успешных соединений или при разрывах соединений с "потерей памяти" и повторной организацией.
Во избежание конфликтов с сегментами прежних инкарнаций нужно предотвратить использование тех порядковых номеров сегментов, которые могут оставаться в сети от предыдущей инкарнации. Такая возможность должна обеспечиваться даже после краха TCP и потери информации об использованных порядковых номерах. При организации нового соединения генерируется начальный порядковый номер (initial sequence number) ISN. Генерация номера основана на текущем (возможно, фиктивном) 32-битовом значении времени, в котором младший бит инкрементируется приблизительно каждые 4 микросекунды. Таким образом, цикл номеров ISN занимает около 4.55 часа. Поскольку мы предполагаем, что сегмент сохраняется в сети в течение времени, не превышающего MSL (Maximum Segment Lifetime — максимальное время жизни сегмента), и значение MSL < 4.55 час., можно считать значения ISN уникальными.
Для каждого соединения существует порядковый номер для приема и передачи. Начальный порядковый номер для передачи (ISS) выбирается передающим модулем TCP, а начальный номер для приема (IRS) определяется во время процедуры организации соединения.
Для организованных и инициализированных соединений два модуля TCP должны синхронизировать между собой порядковые номера. Это осуществляется в процессе обмена сегментами организации соединения, содержащими управляющий бит SYN (для синхронизации) и начальные порядковые номера. Для краткости сегменты с флагом SYN просто называют SYN. Следовательно, решение требует подходящего механизма для подбора начальных порядковых номеров и включает процедуру согласования параметров для обмена значениями ISN.
Для синхронизации требуется, чтобы каждая из сторон передала свой начальный порядковый номер удаленной стороне и получила от той подтверждение. Каждая из сторон должна получить от удаленной стороны ее начальный порядковый номер и передать обратно подтверждение.
- A --> B SYN — мой порядковый номер X
- A <-- B ACK — ваш порядковый номер X
- A <-- B SYN — мой порядковый номер Y
- A --> B ACK — ваш порядковый номер Y
Поскольку пп. 2 и 3 могут быть объединены в одном сообщении, такую процедуру называют 3-этапным согласованием (three way handshake).
Трехэтапное согласование необходимо, поскольку порядковые номера не связаны с глобальным сетевым временем и TCP может использовать различные механизмы выбора ISN. Получатель первого SYN не может проверить какой это сегмент (не является ли он старой задержавшейся копией), пока не узнает последнего порядкового номера, использованного для соединения (это не всегда возможно), и поэтому он должен запросить у отправителя проверку SYN. Трехэтапное согласование и преимущества схемы выделения номеров на основе времени рассмотрены в работе [3].
Когда нужно сохранять паузу
Для обеспечения уверенности в том, что TCP не создает сегментов с порядковыми номерами, которые могут дублироваться в старых сегментах, остающихся в сети, TCP должен сохранять молчание в течение максимального времени жизни сегмента MSL перед выделением каких-либо порядковых номеров для организации нового соединения или восстановления после сбоя с потерей информации об использованных порядковых номерах. Для данной спецификации значение MSL выбирается равным 2 минутам и может быть изменено, если практика покажет необходимость такого изменения. Отметим, что если по каким-то причинам происходит повторная инициализация TCP информация об использованных порядковых номерах сохраняется в памяти и ожидания не требуется, нужно лишь быть уверенным в том, что новые порядковые номера превышают использованные недавно.