TCP vs UDP: Главная битва транспортного уровня #сетевые_протоколы

# OSI против TCP/IP: Теория против Практики

В компьютерных сетях существуют две главные архитектуры, описывающие правила путешествия данных между устройствами: модель **OSI** и стек **TCP/IP**. 

Если говорить кратко: **OSI — это идеальный чертеж здания, а TCP/IP — это само здание, построенное на практике.**

---

### Наглядная аналогия: Отправка посылки

Представьте работу курьерской службы:
* **В модели OSI** детально регламентирован каждый микро-шаг: написание текста, перевод на понятный язык, упаковка в коробку, проверка адреса, выбор класса доставки, планирование маршрута между городами, движение грузовика по трассе и вращение его колес.
* **В модели TCP/IP** этапы объединены ради скорости: вы просто приносите вещь в пункт выдачи (**Прикладной** уровень), служба выбирает тип доставки (**Транспортный**), логисты распределяют маршрут по индексам (**Сетевой**), а транспорт везет посылку по дорогам (**Сетевой доступ**).

---

### Сравнительная таблица уровней

Модель TCP/IP проще, так как она объединяет несколько абстрактных уровней OSI в один практический блок.

| Модель OSI (7 уровней) | Модель TCP/IP (4 уровня) | Что происходит на этом этапе? | Примеры |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **7. Прикладной (Application)**<br>**6. Представления (Presentation)**<br>**5. Сеансовый (Session)** | **1. Прикладной (Application)** | Пользовательские программы создают данные. Здесь же происходит их кодирование, сжатие и шифрование (например, TLS/SSL для HTTPS). | HTTP, HTTPS, FTP, DNS |
| **4. Transport (Транспортный)** | **2. Transport (Транспортный)** | Передача данных между конкретными программами. Отвечает за надежность (TCP) или скорость (UDP). | TCP, UDP, Порты (80, 443) |
| **3. Network (Сетевой)** | **3. Internet (Сетевой / Межсетевой)** | Адресация устройств в глобальной сети. Поиск оптимального пути для пакетов (маршрутизация). | IP (IPv4/IPv6), Роутеры |
| **2. Data Link (Канальный)**<br>**1. Physical (Физический)** | **4. Network Access (Сетевой доступ)** | Передача чистых битов (0 и 1) по конкретной физической среде: проводу, оптоволокну или радиоволне. | Ethernet, Wi-Fi, MAC-адреса |

---

### Ключевые различия моделей

1. **Происхождение**. OSI (Open Systems Interconnection) создавалась международными институтами стандартизации (ISO) как строгий академический эталон. TCP/IP создавался Министерством обороны США (DARPA) как практический стек для строящегося Интернета.
2. **Жизнеспособность**. Модель OSI слишком долго застряла на этапе проектирования. К моменту ее финального релиза мир уже вовсю работал на базе TCP/IP. Поэтому сегодня OSI используется преимущественно для обучения и классификации.
3. **Философия надежности**. В модели TCP/IP за доставку и исправление ошибок отвечает только конечный узел (Транспортный уровень — TCP), а сама сеть (уровень IP) работает максимально просто и быстро. В OSI функции контроля были размыты по нескольким уровням.

---

### Итог

Сегодня весь мировой интернет работает на стеке **TCP/IP**. Однако сетевые инженеры до сих пор используют терминологию **OSI** для удобства общения. Например, когда говорят *«проблема на 3-м уровне»*, все сразу понимают, что речь идет о сетевых настройках, неполадках с IP-адресами или роутерами.

Наглядное сравнение TCP/IP и OSI #сетевые_протоколы

# Custom fetch-retry in legacy projects

`fetchRetry.js`
```js
function wait(delay) {
  return new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, delay))
}

function fetchRetry({ url, delay = 1000, tries = 0, fetchOptions = {} }) {
  let __triesLeft = tries
  function onError(err) {
    __triesLeft = !!__triesLeft ? __triesLeft - 1 : 0

    if (!__triesLeft) throw err

    return wait(delay).then(() => fetchRetry({ url, delay, tries: __triesLeft, fetchOptions }))
  }
  return fetch(url, fetchOptions).catch(onError)
}
```

### Usage
```js
// --- NOTE: Target action
// 1. Try to use different IPs
const ips = ['178.248.232.203', '2.58.70.214', '159.65.25.117', getAPIBaseUrl()]
const getBaseUrl = ({ ip, url }) => (!validateAnything.hasProtocol(ip) ? `https://${ip}${url}` : `${ip}${url}`)
const getEndpoints = ({ url }) =>
  ips
    .map((ip) => getBaseUrl({ url, ip }))
    .filter((url) => validateAnything.isValidURL(url))
const endpoints = getEndpoints({ url: '/partner_api/tradein/accept' })
const abortController = new AbortController()
const tries = 20

Promise.first(
  endpoints.map((url) =>
    fetchRetry({
      url,
      delay: 30000,
      tries,
      fetchOptions: {
        method: 'POST',
        headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
        body: JSON.stringify(data),
        signal: abortController.signal,
      },
    })
  )
)
  .then(async (response) => {
    // QuicklyDone fulfils first

    const res = await response.json()
    if (res.ok) {
      abortController.abort()
      targetAction(res)
    } else throw new Error('/accept response is not ok!')
  })
  .catch((errs) => {
    // Arrary of rejections (if no one resolved)
    // Провалено (ips.length * tries) попыток

    // Or one main Error?
  })
// ---
```

`validateAnything.js`
```js
const validateAnything = {
  hasProtocol(str) {
    const pattern = new RegExp('https?:\\/\\/')
    return !!pattern.test(str)
  },
  hasWWW(str) {
    const pattern = new RegExp(/www./)
    return !!pattern.test(str)
  },
  isValidURL(str) {
    const pattern = new RegExp(/(?:https?):\/\/(\w+:?\w*)?(\S+)(:\d+)?(\/|\/([\w#!:.?+=&%!\-\/]))?/)
    return !!pattern.test(str)
  },
}
```

### Polyfills
```js
if (!Promise.first)
  // https://github.com/huruji/p-first
  Promise.first = function (e) {
    return Promise.all(
      e.map(function (e) {
        return e.then(
          function (e) {
            return Promise.reject(e)
          },
          function (e) {
            return Promise.resolve(e)
          }
        )
      })
    ).then(
      function (e) {
        return Promise.reject(e)
      },
      function (e) {
        return Promise.resolve(e)
      }
    )
  }

if (!Promise.any)
  Promise.any = (o) =>
    new Promise((i, l) => {
      var n, t, v, d, e
      let u = !1,
        c = [],
        h = 0,
        f = []
      function a(o) {
        u || ((u = !0), i(o))
      }
      function r(o) {
        f.push(o), f.length >= h && l(f)
      }
      for (let i of o) h++, c.push(i)
      for (let o of c)
        void 0 !== (null === (n = o) || void 0 === n ? void 0 : n.then) ||
        void 0 !== (null === (t = o) || void 0 === t ? void 0 : t.catch)
          ? (null === (d = null === (v = o) || void 0 === v ? void 0 : v.then((o) => a(o))) ||
              void 0 === d ||
              d.catch((o) => {}),
            null === (e = o) || void 0 === e || e.catch((o) => r(o)))
          : a(o)
    })
```

*See also https://gitlab.com/smartprice/ringeo/-/merge_requests/1818*

#jsVanilla | fetchRetry #smartpriceRINGEO #promise #TCP/IP

## Как устанавливается соединение: TCP handshake
Процесс TCP handshake — это сердце коммуникации в интернете. Он состоит из трех этапов, которые гарантируют, что соединение между двумя устройствами установлено надежно и данные могут передаваться без ошибок.

- **Первый этап:** одно устройство (клиент) отправляет другому устройству (серверу) специальный запрос (SYN пакет), который можно сравнить с просьбой "Давай поговорим!".
- **Второй этап:** сервер отвечает клиенту, отправляя комбинированный пакет (SYN+ACK), который в переводе на человеческий язык звучит как "Да, давай поговорим. Я готов слушать!".
- **Третий этап:** клиент подтверждает получение ответа от сервера, отправляя пакет ACK, что в нашей аналогии означает "Отлично, я начинаю говорить".
Эти три шага гарантируют, что обе стороны готовы к обмену данными, знают о существовании друг друга и могут надежно передавать информацию.

## Зачем нужен этот сложный процесс?
Надежность и эффективность — вот что делает TCP handshake таким важным. Без этого процесса интернет был бы как большая вечеринка, где все говорят одновременно и никто не слышит друг друга. TCP handshake обеспечивает, что каждое сообщение доставлено и принято в правильном порядке, и что нет потерянных или перепутанных данных. Это как если бы на вечеринке был специальный координатор, который бы убедился, что ваше сообщение доставлено именно тому человеку, которому вы его адресовали.

<ControlsBox
  controlsJson='[
    {
      "title": "START_NEW_TAB",
      "label": "TCP handshake: как работает трехстороннее рукопожатие",
      "type": "link",
      "link": "https://sky.pro/wiki/javascript/tcp-handshake-kak-rabotaet-trehstoronnee-rukopozhatie/"
    }
  ]'
/>

## Инструменты для изучения TCP handshake
Для тех, кто хочет углубиться в изучение процесса TCP handshake и других аспектов сетевых протоколов, существуют мощные инструменты, такие как Scapy и Wireshark. Эти инструменты позволяют "заглянуть под капот" интернета, анализировать трафик и экспериментировать с сетевыми протоколами. Используя их, можно не только лучше понять, как работает интернет, но и научиться обнаруживать и устранять сетевые проблемы.

В заключение, TCP handshake — это фундаментальный процесс, который делает интернет надежным и эффективным средством общения. Понимание этого процесса открывает двери в мир сетевых технологий и позволяет лучше понять, как устроен наш цифровой мир.

<ControlsBox
  controlsJson='[
    {
      "title": "PREV",
      "label": "OSI; TCP/IP",
      "type": "link",
      "link": "https://pravosleva.pro/blog/article/protocols"
    },
    {
      "title": "NEXT",
      "label": "Протоколы обеспечения безопасности SSL; TLS-рукопожание",
      "type": "link",
      "link": "https://pravosleva.pro/blog/article/protocols-ssl-tls"
    }
  ]'
/>

TCP handshake #сетевые_протоколы

У моделей OSI и TCP имеется много общих черт. Обе модели основаны на концепции стека независимых протоколов.

<CollapsibleBox
header="Модель OSI"
text="**Open Systems Interconnection protocols** (Протоколы взаимодействия открытых систем) — это концептуальная модель, разработанная еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. А также модель OSI характеризует и стандартизирует то, как различные компоненты программных обеспечений и аппаратных средств, участвующие в сетевой коммуникации, должны разделять труд и взаимодействовать друг с другом. Это имеет семь уровней"
actionsJson='[
  {
    "label": "LOCAL_LINK",
    "link": "#1-osi"
  },
  {
    "label": "community.fs.com",
    "link": "https://community.fs.com/ru/article/tcpip-vs-osi-whats-the-difference-between-the-two-models.html",
    "target": "_blank"
  }
]'
/>

<CollapsibleBox
header="Стек протоколов TCP/IP"
text="Модель TCP/IP описывает процесс передачи цифровых данных. Модель ISO OSI и протоколы к ней были готовы когда TCP/IP уже фактически использовались на практике. Они оказались сложнее TCP/IP, но не лучше, поэтому на практике не использовались. Модель протоколов (семиуровневая) ISO OSI часто используется для классификации протоколов, однако при описании TCP/IP, как у тебя правильно  отмечено, используется только 5."
actionsJson='[
  {
    "label": "LOCAL_LINK",
    "link": "#1-tcpip"
  }
]'
/>

# OSI

OSI Protocols ([**Open Systems Interconnection protocols**](https://en.wikipedia.org/wiki/OSI_protocols) Протоколы взаимодействия открытых систем) — это семейство стандартов обмена информацией, разработанных совместно [ISO](https://en.wikipedia.org/wiki/International_Organization_for_Standardization) и [ITU-T](https://en.wikipedia.org/wiki/ITU-T). Процесс стандартизации начался в 1977 году, но в итоге получил много критики в осн. из-за избыточной сложности реализации.

![iso](https://pravosleva.pro/express-helper/chat/storage/uploads/sp.pravosleva/1730722879991.png)

![img](https://pravosleva.pro/express-helper/chat/storage/uploads/sp.pravosleva/1730724440813.png)

Cемиуровневая модель OSI часто используется в качестве справочного материала для обучения и документирования.
- **Прикладной уровень** ([HTTP](https://ru.wikipedia.org/wiki/HTTP) / [HTTPS](https://ru.wikipedia.org/wiki/HTTPS) / FTP / POP3 / SMTP / WS / WSS) - реализован на уровне приложений;
- **Уровень представления** (SSL / TLS) - реализован на уровне приложений. Решает проблемы кодирования/декодирования, шифрования/дешифрования информации. Если сервер, к которому вы посылаете запрос, работает на протоколе HTTPS, то в него включён протокол защиты данных — SSL. SSL развивался до версии 3.0. Потом на основе него был создан TLS, который сейчас используется везде и гарантирует безопасность соединения. Принцип работы протокола базируется на ассиметричном шифровании и для создания безопасного канала связи оперирует такими понятиями как публичный ключ, приватный ключ, сеансовый ключ. TLS-рукопожатие происходит после того, как с помощью TCP-рукопожатия было установлено TCP-соединение. Ещё пример: корректная интерпретация при передачи изображений GIF, JPEG.
- **Сеансовый** - реализован на уровне приложений. Решает задачу установки и завершения соединения между взаимодействующими приложениями (VPN conn protocols: L2TP, PPTP)
- **Транспортный** (TCP / UDP)
- **Сетевой** - Решает проблемы маршрутизации траффика; Маршрутизаторы (router) передают пакеты информации, в которых содержится соответствие MAC-адресов и IP сетевого уровня. Информация об известных IP и MAC адресах хранится в таблице в ОС роутера, который распределяет трафик, полученный из глобальной сети между устройствами локальной сети
- **Канальный** - Решает проблемы адресации (биты собираются в кадры/фреймы, внутри которых служебная информация об отправителе и получателе); Коммутаторы (switch) передают сформированные кадры между сетевыми устройствами, используя физические MAC-адреса сетевых адаптеров (уникальный 48-битный id устройства)
- **Физический** - Решает проблему передачи сигнала по проводникам либо с помощью электромагнитных волн. Все проводные соединения описаны стандартом ETHERNET (бит как единица информации)

![img](http://pravosleva.pro/express-helper/chat/storage/uploads/sp.pravosleva/1725963909964.jpg)

# 🎓 BTW
<YoutubeGrid json='["x2j_fbTsQo8", "4a2CeSD1yIk"]' />

# TCP/IP

Стек протоколов созданный на основе NCP ([Network Control Protocol](https://ru.wikipedia.org/wiki/Network_Control_Protocol)). Первая демонстрация в 1976 передачи данных по трем различным сетям: Сан-Франциско / Лондон / Университет в Южной Калифорнии (итог - 150К км без потерь байтов).

> Я бы советовал мыслить в категориях TCP/IP, а OSI упоминать только на собесах)

![tcp-ip](https://pravosleva.pro/express-helper/chat/storage/uploads/sp.pravosleva/1730723028871.png)

1. **Физический** (нет в стандарте, но есть в вики)

2. **Канальный** + подуровень "управления доступа к среде" (Media Access Control, MAC, он нужен в сетях наподобие Ethernet или WiFi, где устройства должны иметь возможность внутри сети передавать информацию и иметь адресацию до того как им будут назначены IP адреса, в противоположность соединениям точка-точка (point to point protocol, PPP), где у тебя один провод или волокно и ты точно знаешь что на другом конце провода одно устройство)

3. **Сетевой**, это IP4 и IP6, это и есть Интернет, IP это Internet Protocol. Здесь происходит маршрутизация пакетов. С точки зрения маршрутизатора сетевого уровня у него есть несколько интерфейсов с уникальными IP адресами и таблица маршрутизации. На любой интерфейс может придти IP пакет адресованный кому угодно, следуя таблице маршрутизации маршрутизатор (роутер) либо отправит его на один из своих IP интерфейсов либо удалит его.

4. **Транспортный** уровень. Это уровень который обеспечивает надёжное соединение (гарантию доставки информации при этом в правильном порядке, до этого уровня никаких гарантий не было). Фактически этим занимается только протокол TCP. Логически он представляет двусторонний канал связи куда можно писать и читать. Протокол TCP реализован в виде программы (в ядре), которая отправляет и получает IP пакеты, следит за из порядком и успешностью доставки, отправляет повторно если пакет не дошёл. Есть ещё псевдо протокол UDP, который ничего не гарантирует и просто кладёт информацию в IP пакет и отправляет. Он нужен чтобы из юзерспейса приложения могли сами реализовывать свой транспорт, если TCP им не подходит (например для трансляции видео надёжность не важна, а задержки очень важны, TCP не очень подходит)

5. **Прикладной** уровень, всё что делает приложение и сервер поверх транспортного. Сюда попадает и HTTP, и шифрование и всё подряд

<ControlsBox
  controlsJson='[
    {
      "title": "START_NEW_TAB",
      "label": "Что происходит когда вводишь url или как работает интернет",
      "type": "link",
      "link": "https://habr.com/ru/companies/karuna/articles/568702/"
    },
    {
      "title": "NEXT",
      "label": "TCP-handshake",
      "type": "link",
      "link": "https://pravosleva.pro/blog/article/protocols-tcp"
    }
  ]'
/>

OSI; TCP/IP #сетевые_протоколы

> А можешь TCP поменять и перезапросить? *(ДевОпс фронтендеру)*

*HTTP и WS работают поверх TCP*

TCP несимметричный, есть сервер (тот, кто принимает запрос на соединение) и клиент (тот, кто инициирует запрос). Соединение состоит из двух пар значений IP_адрес:ПОРТ, для сервера и клиента. После того как соединение установлено, поменять там ничего нельзя - только разорвать соединение и установить новое

Смысл разделения сетевого стека на уровни в том, чтобы у каждого уровня была своя чётко определённая область задач, независящая от остальных. Это позволяет менять протоколы на разных уровнях независимо, не переписывая весь стек. Поэтому смешивать разные уровни нежелательно.
В принципе, менять IP адрес на ходу можно в некоторых случаях, например, когда смартфон переходит с вышки на вышку, но это чаще всего делается на сетевом уровне, приложения этого даже не замечают

*По мнению знатоков...*

Эту проблему надо решать не на прикладном уровне. DNS можно использовать, чтобы балансировать нагрузку. Или, можно создать хренову тучу поддоменов, вида ip1.smartprice.ru ip2.smartprice.ru и т.д. и всё таки переложить балансировку на прикладной уровень. Но подделывать HTTP заголовки браузер не даст

Правда, если проблема проявляется только на планшетах Сбера, а на остальных всё нормально, то видимо дело не в нагрузке. Надо раздобыть планшет на тест и выяснить в чём дело.  Может у них там антивирус что-нибудь особенное делает, они это любят

[Вот](https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Forbidden_header_name) я нашёл список запрещённых для изменения заголовков в браузере.

TCP

TCP vs UDP: Главная битва транспортного уровня #сетевые_протоколы

Наглядное сравнение TCP/IP и OSI #сетевые_протоколы

#jsVanilla | fetchRetry #smartpriceRINGEO #promise #TCP/IP

TCP handshake #сетевые_протоколы

OSI; TCP/IP #сетевые_протоколы

About #TCP | fetchRetry, корпоративные планшеты Сбера #smartprice #сетевые_протоколы