TCP là gì? Đây là một phương thức truyền dẫn Internet được áp dụng rộng rãi trên nhiều nền tảng hiện nay. Mặc dù chúng ta sử dụng mạng hàng ngày, nhưng ít ai hiểu rõ về cách thức hoạt động cơ bản của nó. Nếu bạn muốn tìm hiểu cách ứng dụng TCP một cách chính xác, trong bài viết này của EzVPS, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu hơn về TCP là gì, từ khái niệm cơ bản đến các ưu nhược điểm, cách thức hoạt động cũng như ứng dụng của nó trong thực tế.

TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức mạng quan trọng được sử dụng để truyền dữ liệu qua các mạng. Giao thức này bao gồm một tập hợp các quy tắc và trình tự nhằm kiểm soát việc thực hiện truyền dữ liệu, giúp mọi người trên thế giới, bất kể vị trí địa lý hay ứng dụng, phần mềm mà họ đang sử dụng, đều có thể thao tác theo cùng một phương thức giống nhau gọi là TCP.

TCP thường được kết hợp với IP (Giao thức Internet) thành một cặp được gọi là TCP/IP. Bạn có thể thấy thuật ngữ này trong phần cài đặt mạng trên máy tính, điện thoại thông minh hoặc các thiết bị di động. Trong khi IP chịu trách nhiệm gán địa chỉ và chuyển tiếp các gói tin từ nguồn đến đích, TCP đảm bảo tính đáng tin cậy của quá trình truyền tải dữ liệu.

Cách để định dạng tiêu đề TCP là gì?

So với các giao thức khác, TCP khá phức tạp và tiêu tốn nhiều tài nguyên khi sử dụng. Tiêu đề TCP có độ dài tối đa 24 Byte và có thể bao gồm nhiều trường khác nhau, cụ thể như sau:

• Cổng nguồn (source port): Số cổng của ứng dụng trên máy chủ truyền dữ liệu.
• Cổng đích (destination port): Số cổng của ứng dụng trên máy chủ tiếp nhận dữ liệu.
• Số thứ tự (sequence number): Dùng để xác định vị trí của 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): Kích thước của tiêu đề TCP.
• Dành riêng (reserved): Luôn được đặt giá trị 0.
• Cờ (Flags): Dùng để thiết lập và kết thúc một phiên.
• Window: Kích thước cửa sổ mà người gửi có thể chấp nhận.
• Checksum: 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 của 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 thuộc lớp vận chuyển (lớp 4 trong mô hình OSI).

Ưu, nhược điểm của giao thức TCP là gì?

Mỗi giao thức đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và giao thức TCP cũng không phải là ngoại lệ. Dưới đây là những điểm mạnh và điểm yếu của giao thức này trong quá trình tìm hiểu:

Ưu điểm:

• Là một trong những giao thức Internet đáng tin cậy và an toàn.
• Hỗ trợ cơ chế kiểm tra lỗi và phục hồi dữ liệu.
• Dễ dàng kiểm soát dòng lưu lượng trong quá trình sử dụng.
• Đảm bảo rằng dữ liệu được gửi đến đúng địa chỉ theo thứ tự đã gửi.
• Là giao thức mở, không thuộc về bất kỳ tổ chức hay cá nhân nào.
• Gán một địa chỉ IP cho mỗi máy tính trên Internet và một tên miền riêng cho từng thiết bị, giúp phân biệt rõ ràng giữa các thiết bị.

Nhược điểm:

• TCP được thiết kế chủ yếu cho mạng WAN, do đó kích thước của nó có thể trở thành vấn đề đối với các mạng nhỏ với băng thông hạn chế.
• Hoạt động trên nhiều lớp, điều này có thể làm giảm tốc độ mạng.
• Không thể biểu diễn các giao thức khác ngoài TCP/IP.
• Chưa từng được sửa lỗi kể từ khi phát triển.

Cấu trúc của TCP Header

• Source port (16 bit): Số cổng của thiết bị gửi.
• Destination port (16 bit): Số cổng của thiết bị nhận.
• Sequence number (32 bit): Sử dụng để đánh số thứ tự các gói tin (từ số sequence có thể xác định số byte đã được truyền).
• Acknowledgment number (32 bit): Thể hiện gói tin đã được nhận và số thứ tự byte mong đợi tiếp theo.
• Data Offset (DO) (4 bit): Cho biết chiều dài của header tính theo đơn vị word (1 Word = 4 byte).
• Reserved (RSV) (4 bit): Luôn được thiết lập bằng 0.
• Flags (9 bit): Sử dụng để thiết lập kết nối, truyền dữ liệu và chấm dứt kết nối.
  • URG: Đánh dấu dữ liệu này là ưu tiên hơn.
  • ACK: Xác nhận đã nhận gói tin.
  • PSH: Yêu cầu thực hiện chức năng push cho segment.
  • RST: Thiết lập lại kết nối.
  • SYN: Đặt số thứ tự ban đầu.
  • FIN: Kết thúc kết nối TCP.
• Window (16 bit): Số lượng byte mà thiết bị sẵn sàng tiếp nhận.
• Checksum (16 bit): Kiểm tra lỗi cho toàn bộ TCP segment.
• Urgent pointer (16 bit): Sử dụng để ưu tiên dữ liệu cần thiết.
• Options (tối đa 32 bit): Cho phép thêm tính năng bổ sung vào TCP.

Để quan sát các trường này hoạt động, bạn có thể sử dụng công cụ Wireshark.

Nhiệm vụ của TCP là gì?

Chức năng chính của giao thức TCP là kiểm soát mức độ tin cậy trong việc truyền dữ liệu. Trên các mạng như Internet, dữ liệu được truyền dưới dạng các gói tin, mỗi gói là một cụm dữ liệu được truyền độc lập. Khi đến địa chỉ đích, các gói này sẽ được tập hợp lại để khôi phục dữ liệu gốc.

Việc truyền dữ liệu trên mạng được xử lý theo nhiều lớp, trong đó mỗi giao thức ở một lớp sẽ bổ sung cho các giao thức ở các lớp khác. Tập hợp các lớp này được gọi là ngăn giao thức (protocol stack). TCP và IP hoạt động chặt chẽ với nhau, với TCP nằm trên IP.

Ví dụ, trong một stack có thể có các cặp như HTTP – TCP – IP – WiFi. Điều này có nghĩa là khi một máy tính truy cập một trang web, nó sử dụng giao thức HTTP để nhận nội dung trang dưới dạng HTML. TCP sẽ kiểm soát việc truyền dữ liệu và đảm bảo tính toàn vẹn của kênh IP trên mạng (ví dụ: Internet), trong khi WiFi thực hiện việc truyền tải trên mạng cục bộ.

Vai trò của TCP là chịu trách nhiệm hoàn toàn trong quá trình truyền tải. Một đường truyền đáng tin cậy là đường truyền đảm bảo tất cả các yêu cầu được đáp ứng. Một số trường hợp cụ thể bao gồm:

• Tất cả các gói tin đều đến đích mà không bị thiếu hay thất lạc. Ví dụ, người dùng không muốn gửi thiếu một vài dòng hoặc ký tự trong email hay tin nhắn.
• Không xảy ra tình trạng chậm trễ trong quá trình truyền, đảm bảo chất lượng dữ liệu. Mọi người đều mong muốn các cuộc gọi audio hoặc video trực tuyến diễn ra suôn sẻ, không bị ngắt quãng hay gián đoạn.

Cách hoạt động của TCP là gì?

Cách hoạt động của TCP là gì? TCP hoạt động dựa trên một loạt các quy trình và cơ chế để đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải một cách an toàn và hiệu quả.

TCP hoạt động thông qua một chu trình các bước và quy trình khác nhau để thiết lập, duy trì và đóng kết nối trên mạng. Dưới đây là sơ đồ tổng quan về cách TCP hoạt động:

Thiết lập kết nối

• Người gửi khởi đầu yêu cầu kết nối bằng cách gửi một gói tin SYN (Synchronize) tới người nhận để bắt đầu quá trình thiết lập kết nối.
• Người nhận nhận được gói tin SYN và phản hồi bằng cách gửi lại một gói tin SYN-ACK (Synchronize-Acknowledge).
• Người gửi nhận gói tin SYN-ACK và tiếp tục gửi một gói tin ACK (Acknowledge) để xác nhận rằng quá trình thiết lập đã thành công. Tại thời điểm này, kết nối đã được thiết lập và sẵn sàng để truyền dữ liệu.

Truyền dữ liệu

Quá trình truyền dữ liệu qua TCP diễn ra như sau:

• Người gửi chia nhỏ dữ liệu thành các gói tin và gán số thứ tự cho từng gói để đảm bảo thứ tự chính xác khi nhận.
• Các gói tin được gửi từ người gửi đến người nhận. Người gửi sẽ chờ nhận xác nhận (ACK) từ người nhận để xác nhận rằng gói tin đã đến đích.
• Nếu gói tin bị mất hoặc bị hỏng, người nhận sẽ không gửi ACK trở lại cho người gửi. Khi đó, người gửi sẽ tự động gửi lại các gói tin bị mất hoặc hỏng.
• Người nhận sẽ lưu trữ các gói tin trong bộ nhớ đệm và sắp xếp chúng theo đúng thứ tự để khôi phục dữ liệu gốc.

Kiểm soát luồng dữ liệu

TCP sử dụng cơ chế cửa sổ trượt để điều chỉnh số lượng gói tin có thể được gửi và nhận trong cùng một thời điểm. Cơ chế này giúp ngăn chặn tình trạng quá tải trên mạng và đảm bảo rằng dữ liệu không bị mất.

Người gửi và người nhận sử dụng tác vụ ACK (acknowledgment) và cửa sổ có kích thước đồng nhất để điều chỉnh quy mô của dòng dữ liệu.

Đóng kết nối

Khi quá trình truyền dữ liệu đã hoàn tất, người gửi sẽ gửi một gói tin FIN (Finish) để bắt đầu quy trình đóng kết nối. Người nhận sau đó nhận được gói tin FIN và gửi lại một gói tin ACK để xác nhận. Sau khi nhận được xác nhận, người gửi sẽ gửi một gói tin ACK cuối cùng để hoàn tất quá trình đóng kết nối.

Xác định địa chỉ TCP cơ bản

Địa chỉ TCP không phải là một khái niệm cốt lõi trong việc truyền thông dữ liệu qua mạng. Thay vào đó, TCP sử dụng các cổng (ports) để xác định các dịch vụ và ứng dụng trên mạng. Mỗi kết nối TCP được xác định bởi cả địa chỉ IP và số cổng.

Ví dụ, khi bạn truy cập một trang web, trình duyệt của bạn sẽ thiết lập một kết nối TCP đến máy chủ web. Trình duyệt sẽ sử dụng địa chỉ IP của máy chủ và số cổng 80 (giao thức HTTP) để xác định máy chủ và dịch vụ mà nó đang truy cập.

Tính ứng dụng của giao thức TCP là gì?

Giao thức TCP được sử dụng rộng rãi trong mạng máy tính và truyền thông dữ liệu. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của giao thức TCP:

Hỗ trợ truyền và tải tệp từ xa

Giao thức TCP được sử dụng để truyền tải dữ liệu tệp và tải tệp từ xa. Ví dụ, khi bạn tải một tệp từ máy chủ web, phiên tải sẽ sử dụng TCP để đảm bảo rằng tất cả các phần của tệp được truyền tải chính xác và có khả năng khôi phục khi cần thiết.

Trong việc truyền thông qua mạng, TCP cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp giữa các thiết bị. Khi bạn duyệt web, gửi email, hoặc sử dụng các ứng dụng truyền thông khác, TCP đảm bảo rằng các gói tin dữ liệu được gửi đi và nhận về một cách tin cậy và đúng thứ tự.

Ngoài ra, TCP cung cấp cơ chế thiết lập kết nối an toàn và đáng tin cậy giữa các máy tính từ xa, cho phép điều khiển và quản lý các thiết bị từ xa. Chẳng hạn, các giao diện điều khiển từ xa và máy chủ thường sử dụng giao thức TCP để thực hiện các thao tác quản lý thiết bị từ xa.

Truyền thông giữa các thiết bị trong mạng

TCP được sử dụng để truyền thông giữa các thiết bị trong mạng LAN (Local Area Network) và WAN (Wide Area Network). Nó cho phép các thiết bị trao đổi dữ liệu một cách an toàn và đáng tin cậy. Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu truyền tải dữ liệu liên tục, chẳng hạn như video conferencing hoặc trò chuyện trực tuyến.

Hỗ trợ điều khiển và quản lý từ xa

Trong mô hình client-server, giao thức TCP đóng vai trò thiết yếu trong việc thiết lập và duy trì kết nối giữa client và server. Các ứng dụng như email, trò chuyện trực tuyến, và truyền tệp qua FTP (File Transfer Protocol) đều sử dụng TCP để truyền tải thông tin giữa hai bên.

Điểm khác nhau giữa giao thức IP và TCP là gì?

TCP và IP là hai giao thức hoạt động độc lập, nhưng chúng phối hợp với nhau để đảm bảo dữ liệu được gửi đến đúng địa chỉ đích một cách chính xác. Giao thức IP có nhiệm vụ xác định và xác nhận địa chỉ IP của điểm đến. Trong khi đó, TCP chịu trách nhiệm vận chuyển và định tuyến dữ liệu, đảm bảo rằng dữ liệu được gửi đến ứng dụng hoặc thiết bị mà IP đã chỉ định.

TCP và IP có chức năng khác nhau, nhưng chúng hoạt động song song để hỗ trợ việc truyền tải dữ liệu trên Internet một cách hiệu quả.

Kết luận

Qua bài viết trên, bạn đã nắm được TCP là gì hay chưa? Giao thức TCP là một phần không thể thiếu trong việc đảm bảo truyền tải dữ liệu an toàn và hiệu quả trên Internet. Với những ưu điểm vượt trội như độ tin cậy cao, kiểm soát luồng dữ liệu và khả năng hỗ trợ nhiều kết nối đồng thời, TCP đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiều ứng dụng và dịch vụ trực tuyến.

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý đến những nhược điểm của TCP như tốn tài nguyên và độ trễ cao, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong một số tình huống. Hy vọng rằng bài viết này đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về TCP và cách thức hoạt động của nó trong mạng Internet hiện đại.

Đọc thêm:

• SSH là gì? Cách sử dụng SSH và các câu lệnh cơ bản
• FTP là gì? Tổng hợp tất cả thông tin về giao thức FTP
• DHCP là gì? Tổng hợp kiến thức mới về giao thức DHCP
• TCP/IP là gì? Tổng quan kiến thức về giao thức TCP/IP