dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Вот одна из интересных концепций, позволяющих оптимизировать взаимодействие интернет-узлов по разным сессионным протоколам: “при повторном подключении – сразу отправляем полезные данные для приложения”; это вместо сложного этапа установления соединения, требующего отправки и приёма нескольких сообщений, до того, как полезные данные станут доступны приложению.

То есть, если при первом соединении два узла должны выполнить некоторый обмен пакетами по схеме “запрос-ответ-подтверждение”, чтобы на обоих концах “сокета” сформировался синхронный контекст, то почему бы не запомнить контекст на стороне клиента и при повторных соединениях обойтись без дополнительных шагов для формирования нового контекста, а просто отправить вместе с начальным сообщением немедленно и полезные данные?

Пример уровня сетевого транспорта – TCP Fast Open, который, почему-то, известен мало: здесь клиент в рамках первого TCP-соединения, выполняемого по обычной схеме с созданием сессии, получает специальный идентификатор (cookie), чтобы при последующих соединениях сразу начать передачу полезных данных.

В TCP штатно используется схема установления соединения с тремя этапами согласования (SYN, SYN-ACK, ACK), когда передача данных приложению начинается только после завершения всех трёх этапов. И тут уже есть интересный момент, про который, бывает, забывают даже специалисты: вообще-то, данные между узлами в TCP начинают передаваться сразу же, с первым пакетом (SYN), так же, как, скажем, в UDP; потому что если бы данные не передавались (как минимум, заголовки с идентификаторами и параметрами), то и установить соединение было бы невозможно – это очевидно. То есть, с точки зрения возможности “отправить пакет в одну сторону”, TCP не слишком-то отличается от UDP на уровне, так сказать, NOC. Другое дело, что начальная информация TCP, составляющая обмен для установления сессии, не должна быть штатно доступна на уровне абстракции “сокета”. И вот тут-то начинаются отличия от того же UDP. Но сами по себе пакеты TCP вполне могут служить транспортом для “безсессионной” доставки данных.

Вариант Fast Open, если оставить за скобками детали, лишь обобщает эту возможность (о чём прямо написано в RFC), выводя её на уровень того самого “сокета”. Это делается при помощи дополнительной информации (cookie), подтверждающей, что сессия уже была установлена с соответствующими параметрами. Это и есть пример внедрения метода “сразу отправляем полезные данные”. Для реализации аналогичных логических схем в других протоколах используется, конечно, и UDP – посмотрите на WireGuard через Wireshark.

На уровне выше – тоже есть примеры: в TLS 1.3 имеется достаточно продвинутая сокращённая схема установления соединения 0-RTT (Zero Round-Trip Time), где клиент сразу же начинает передачу полезных данных в защищённом виде, если известна дополнительная информация о TLS-сервере, которую можно было получить в предыдущих соединениях (или как-то ещё).

Так что использование одной и той же полезной логической схемы самого верхнего уровня позволяет оптимизировать разные протоколы. Если задуматься, то сюда даже попадает port knocking. Вообще, если клиент и сервер заранее договорились о некотором секрете, то и обмен данными можно свести к отправке “случайных” пакетов со “случайным шумом” по случайным адресам. Пропускная способность, впрочем, будет не велика. Это работает далеко не только для Интернета.

Адрес записки: https://dxdt.ru/2024/11/21/14249/