TCP là giao thức đạt tiêu chuẩn trên internet đảm bảo quá trình trao đổi các gói dữ liệu giữa các thiết bị mạng thành công. Vậy giao thức TCP là gì? Làm thế nào để định dạng tiêu đề TCP? Ưu, nhược điểm của giao thức TCP? cấu trúc của TCP Header là gì? TCP hoạt động ra sao? Nhiệm vụ chính của TCP là gì? Cách xác định TCP hiệu quả,.. Tất cả những vấn đề này sẽ được Mstar Corp chia sẻ đến bạn trong bài viết hôm nay.
Giao thức TCP là gì?
TCP là viết tắt của cụm từ Transmission Control Protocol, đây là giao thức tiêu chuẩn trên internet được sử dụng để đảm bảo sự thành công trong quá trình trao đổi các gói dữ liệu giữa các thiết bị mạng. Hiện tại, TCP là giao thức truyền thải cơ bản cho nhiều ứng dụng khác nhau trong đó phải kể đến máy chủ web, trang web, ứng dụng email, FTP và các ứng dụng ngang hàng.
TCP hoạt động cùng với giao thức internet (IP) giúp chỉ định cách dữ liệu trao đổi trực tuyến. Trong đó IP chịu trách nhiệm chính trong việc gửi các gói dữ liệu đến đích nhận, còn TCO đảm bảo rằng các byte được truyền theo đúng thứ tự mà chúng được gửi mà không có lỗi hay thiếu sót nào. Do đó khi hai giao thức này kết hợp với nhau sẽ được gọi là TCP/IP.
Xem thêm: Giao thức SMB là gì?
Làm thế nào để định dạng tiêu đề TCP?
So với các giao thức khác, TCP khá phức tạp và tốn kém tài nguyên khi sử dụng. Một tiêu đề tài nguyên TCP có độ dài tối đa 24 Byte và có thể bao gồm nhiều trường hợp khác nhau theo hình sau:
- Cổng nguồn (source port): Số cổng của ứng dụng trên máy chủ truyền tải dữ liệu.
- Cổng đích (destination port): Số cổng của ứng dụng trên máy chủ tiếp nhận dữ liệu.
- Số thứ tự (sequence number): Được dùng để định vị từng byte dữ liệu.
- Số xác nhận (acknowledgement number): Số thứ tự tiếp theo mà người nhận mong đợi.
- Độ dài tiêu đề (header length): Độ lớn của tiêu đề TCP.
- Dành riêng (reserved): Luôn được đặt giá trị 0.
- Cờ (Flags): Được dùng để thiết lập và kết thúc một phiên.
- Window: Kích thước cửa sổ mà người gửi có thể chấp nhận.
- Checksum: Được dùng để kiểm tra lỗi trong tiêu đề và dữ liệu.
- Urgent: Cho biết độ lệch từ số thứ tự hiện tại, nơi bắt đầu phân đoạn dữ liệu khẩn cấp.
- Options: Các tùy chọn TCP khác nhau, chẳng hạn như Kích thước phân đoạn tối đa (MSS) hoặc Tỷ lệ chia cửa sổ.
Lưu ý: Giao thức TCP nằm trong lớp vận chuyển (lớp 4 trong mô hình OSI).
Ưu, nhược điểm của giao thức TCP
Mỗi giao thức đều có ưu và nhược điểm riêng, giao thức TCP cũng không ngoại lệ. Dưới đây là ưu, nhược điểm của giao thức này trong quá trình tìm hiểu, cụ thể:
Ưu điểm:
- Là một trong số những giao thức internet đảm bảo an toàn, đáng tin cậy
- Được hỗ trợ cơ chế kiểm tra lỗi và phục hồi
- Dễ dàng kiểm soát dòng lưu lượng trong quá trình sử dụng
- TCP đảm bảo dữ liệu của bạn được gửi đến đúng đích theo thứ tự được gửi đi
- Vì TCP là giao thức mở nên không thuộc bất cứ một tổ chức hay cá nhân nào
- Giao thức TCP sẽ gắn một địa chỉ IP cho mỗi máy tính trên internet và một tên miền riêng cho từng ra. Vì vậy mỗi trang thiết bị đều được phân biệt rõ ràng qua internet.
Nhược điểm:
- Vì TCP được tạo ra để dành cho mạng WAN nên kích thước của nó luôn là vấn đề với những mạng nhỏ có ít băng thông
- TCP hoạt động trên nhiều lớp vì thế sẽ khiến cho tốc độ mạng bị chậm
- TCP không thể biểu diễn các giao thức nào ngoài TCP/IP
- Chưa được sửa lỗi bất cứ lần nào kể từ khi phát triển
TCP Header có cấu trúc như thế nào?
- Cổng nguồn (source port) (16 bit): Số cổng của thiết bị truyền dữ liệu.
- Cổng đích (destination port) (16 bit): Số cổng của thiết bị nhận dữ liệu.
- Số thứ tự (sequence number) (32 bit): Dùng để đánh số thứ tự cho các gói tin, từ đó tính ra số byte đã được truyền.
- Số xác nhận (acknowledgment number) (32 bit): Dùng để xác nhận gói tin đã nhận và thông báo byte nào được mong đợi tiếp theo.
- DO (4 bit): Chỉ định độ dài của toàn bộ tiêu đề, tính bằng đơn vị word (1 word = 4 byte).
- RSV (4 bit): Luôn được thiết lập là 0.
- Flags (9 bit): Được sử dụng để thiết lập kết nối, gửi dữ liệu và chấm dứt kết nối.
- URG: Ưu tiên dữ liệu này hơn các dữ liệu khác.
- ACK: Sử dụng để xác nhận.
- PSH: Segment yêu cầu chức năng đẩy.
- RST: Thiết lập lại kết nối.
- SYN: Dùng để đặt số thứ tự ban đầu.
- FIN: Kết thúc kết nối TCP.
- Windows (16 bit): Số lượng byte mà thiết bị có thể tiếp nhận.
- Checksum (16 bit): Kiểm tra lỗi của toàn bộ segment TCP.
- Urgent pointer (16 bit): Dùng trong trường hợp dữ liệu cần được ưu tiên.
- Options (tối đa 32 bit): Cho phép thêm các tính năng khác vào TCP.
Cách hoạt động của TCP
TCP hoạt động thông qua các bước thực hiện và quy trình khác nhau để thiết lập, duy trì và đóng kết nối qua mạng. Sau đây là cách TCP hoạt động dựa trên sơ đồng tổng quan:
Bước 1: Thiết lập kết nối
- Người gửi sẽ thực hiện tạo yêu cầu kết nối gửi cho người nhận dùng gửi một gói tin SYN (Synchronize) để bắt đầu việc thực hiện kết nối.
- Người nhận được gói tin SYN sẽ phản hồi bằng cách gửi một gói tin SYN-ACK (Synchronize-Acknowledge).
- Người nhận được gói tin SYN-ACK và gửi một gói tin ACK (Acknowledge) để xác nhận việc thiết lập tin đã thành công. Nếu kết nối đã được thiết lập, bạn có thể sẵn sàng truyền dữ liệu.
Bước 2: Truyền dữ liệu
- Người gửi phân chia dữ liệu thành các gói nhỏ hơn và đánh số thứ tự cho từng gói để đảm bảo dữ liệu được nhận đúng thứ tự.
- Các gói tin được truyền từ người gửi đến người nhận. Người gửi chờ đợi tín hiệu xác nhận (ACK) từ người nhận để đảm bảo gói tin đã được chuyển đến đích.
- Trong trường hợp gói tin bị mất hoặc hỏng, người nhận sẽ không gửi lại ACK cho người gửi. Người gửi sẽ tự động gửi lại các gói tin đã bị mất hoặc hỏng.
- Người nhận sẽ lưu trữ các gói tin trong bộ đệm và sắp xếp chúng theo thứ tự để tái tạo lại dữ liệu gốc.
Bước 3: Kiểm soát luồng dữ liệu
- TCP sử dụng cơ chế cửa sổ trượt để thực hiện điều chỉnh số lượng gói tin được gửi và nhận tại một thời điểm cụ thể. Chính cơ chế này sẽ đảm bảo mạng không bị quá tải khi truyền và dữ liệu cũng không bị mất đi.
- Người gửi và người nhận cùng sử dụng tác vụ ACK (acknowledgment) và cửa sổ cùng kích thước để điều chỉnh quy mô của dòng thông tin dữ liệu hiệu quả.
Bước 4: Đóng kết nối
Khi quá trình truyền dữ liệu kết thúc, người gửi sẽ gửi một gói tin FIN (Finish) để tiến hành khởi động quá trình ngắt kết nối.
Người nhận sẽ nhận được gói tin FIN và phản hồi thông qua một gói tin ACK để xác nhận. Sau khi đã nhận được xác nhận, người gửi cần gửi một gói tin ACK cuối cùng để kết thúc quá trình ngắt kết nối.
Nhiệm vụ của TCP là gì?
TCP (Transmission Control Protocol) đảm bảo việc truyền dữ liệu một cách tin cậy và có thứ tự trên mạng. Để thực hiện nhiệm vụ này, TCP thực hiện các chức năng quan trọng sau:
- Thiết lập kết nối: Sử dụng quy trình “three-way handshake” để thiết lập kết nối giữa hai máy tính. Quy trình này đảm bảo cả hai máy tính đều sẵn sàng truyền dữ liệu và thiết lập các thông số cần thiết để quản lý kết nối.
- Phân mảnh và gói tin hóa: Phân mảnh dữ liệu thành các gói tin nhỏ hơn để truyền trên mạng. Mỗi gói tin chứa một phần của dữ liệu gốc và được đánh số thứ tự để đảm bảo thứ tự chính xác khi đến máy tính đích.
- Kiểm soát luồng dữ liệu: Sử dụng cơ chế cửa sổ trượt để kiểm soát việc truyền dữ liệu giữa hai máy tính. Cơ chế này cho phép người gửi và người nhận điều chỉnh số lượng gói tin được truyền và nhận trong mỗi khoảng thời gian nhất định, đảm bảo mạng không bị quá tải và dữ liệu không bị mất.
- Bảo đảm độ tin cậy: Sử dụng các cơ chế kiểm tra lỗi, xác nhận và tạo lại gói tin để đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy. Trường hợp một gói tin không may bị mất hoặc hỏng trong quá trình truyền dữ liệu, TCP sẽ yêu cầu người gửi gửi lại chính gói tin đó nhằm đảm bảo tối đa tính toàn vẹn của dữ liệu khi truyền.
- Đóng kết nối nhanh: Khi quá trình truyền dữ liệu hoàn tất, TCP sử dụng quy trình “four-way handshake” để đóng kết nối giữa hai máy tính. Quy trình này đảm bảo cả hai máy tính đều được thông báo về việc kết nối đã đóng và giải phóng tài nguyên liên quan.
Cách xác định địa chỉ TCP cơ bản
Trong truyền dữ liệu qua mạng, TCP không phải là một khái niệm về địa chỉ TCP mà thay vào đó là sử dụng các cổng (ports) để thực hiện quá trình định danh các dịch vụ và ứng dụng trên mạng. Mỗi mã TCP sẽ được xác định thông qua địa chỉ IP và số cổng.
Ví dụ khi người dùng truy cập một trang web, trình duyệt của bạn sẽ tiến hành thiết lập một kết nối TCP đến máy chủ web. Để làm điều này, trình duyệt sử dụng địa chỉ IP của máy chủ và số cổng 80 (dành cho giao thức HTTP) để xác định máy chủ và dịch vụ cần truy cập.
Khả năng ứng dụng của giao thức TCP
TCP là giao thức truyền dữ liệu phổ biến trên mạng máy tính, đem đến cho người dùng tính ứng dụng cao trong quá trình sử dụng, cụ thể:
Hỗ trợ tuyền và tải tệp từ xa
Một trong những ứng dụng phổ biến của giao thức TCP chính là truyền và tải tệp xuống từ xa. Khi bạn tải một tệp từ máy chỉ wbem phiên truyền tệp tin sử dụng TCP để đảm bảo dữ liệu được truyền được đảm bảo và dễ dàng khôi phục nếu cần thiết .
Truyền thông giữa các thiết bị trong mạng
Giao thức TCP đảm bảo việc truyền thông và giao tiếp giữa các thiết bị trong mạng diễn ra suôn sẻ. Ví dụ, khi bạn thực hiện thao tác duyệt web, truyền tệp qua mạng, gửi email hoặc sử dụng các ứng dụng truyền thông khác, TCP đảm bảo dữ liệu được gửi đi và nhận về một cách tin cậy và đúng thứ tự.
Hỗ trợ điều khiển và quản lý từ xa
TCP cung cấp cho người dùng cơ chế để thiết lập kết nối an toàn, tin cậy giữa các máy tính từ xa, đồng thời cho phép điều khiển và quản lý các thiết và máy từ xa một cách dễ dàng, tiết kiệm được tối đa thời gian và công sức trong quá trình sử dụng.
Giao thức truyền thông trên mạng phạm vi rộng (WAN)
Ứng dụng khác của TCP là được dùng để truyền thông trên các mạng phạm vi rộng như Internet, đảm bảo tính tin cậy và kiểm soát luồng dữ liệu.
Truyền thông trong mô hình client-server
Trong mô hình client-server, TCP được sử dụng để thiết lập và duy trì kết nối giữa client và server. Các ứng dụng như email, trò chuyện trực tuyến, FTP (File Transfer Protocol), và nhiều ứng dụng khác dùng TCP để truyền thông tin giữa client và server.
Những ứng dụng này minh chứng cho vai trò quan trọng của giao thức TCP trong việc đảm bảo truyền thông dữ liệu hiệu quả và tin cậy trên mạng máy tính.
Điểm khác nhau giữa giao thức TCP và IP
TCP và IP là 2 giao thức hoạt động riêng biệt, tuy nhiên hoạt động cùng với nhau để đảm bảo dữ liệu được gửi đến đúng đích nhận một cách chính xác. Giao thức IP có nhiệm vụ lấy và xác nhận địa chỉ IP được gửi dữ liệu đích. Còn TCP chịu trách nhiệm vận chuyển và định tuyến dữ liệu, đảm bảo dữ liệu được gửi đến ứng dụng hoặc thiết bị đích mà IP đã xác định.
Do đó, TCP và IP là 2 giao thức có chức năng khác nhau nhưng lại hoạt đồng cùng nhau, hỗ trợ, để truyền dữ liệu trên internet được hiệu quả.
Trên đây là toàn bộ thông tin về giao thức TCP mà Mstar Corp muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng rằng bài viết trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về TCP, đồng thời biết cách xác định địa chỉ TCP cũng như hiểu rõ về các ứng dụng của giao thức này.
