計算機通信網(wǎng)第6章 傳輸層.ppt

1、2008 SPLENG,計算機通信網(wǎng)Computer Networks,第6章 傳輸層,本教案參考資料： 計算機網(wǎng)絡Tanenbaum 第3、4版 計算機網(wǎng)絡謝希仁 第4版 馬立香，段景山，毛玉明老師課件,2008 SPLENG,傳輸層環(huán)境及面臨的問題,端端通信 向高層進程提供服務 希望可靠 希望高效 希望廉價 利用網(wǎng)絡提供的服務 問題是： 網(wǎng)絡能提供可靠的服務嗎？ 可能丟失分組 可能亂序 可能重復 因此傳輸層 需要自己采用措施，才能向用戶提供可靠服務,2008 SPLENG,傳輸層,服務 屏蔽具體網(wǎng)絡細節(jié)和不同網(wǎng)絡差異，為上層提供與具體網(wǎng)絡無關的通信服務。 功能 各種網(wǎng)絡的適配，網(wǎng)絡通信的分

2、流和復用、多個并發(fā)通信的管理、流量控制等。 協(xié)議 TCP UDP TP4,分流：用多個網(wǎng)絡通信來實現(xiàn)一個傳輸層的通信，提高傳輸層的通信速度,2008 SPLENG,6.1 傳輸服務,向用戶（應用層進程）提供有效、可靠且價格合理的服務 面向連接的服務 無連接的服務,2008 SPLENG,為什么需要傳輸層,數(shù)據(jù)鏈路層 面向連接的服務 無連接的服務 網(wǎng)絡層 面向連接的服務 無連接的服務 傳輸層 面向連接的服務 無連接的服務, 相連機器間, 網(wǎng)絡間, 用戶間,通信子網(wǎng) 差異大 用戶無法控制,增強服務質量（QoS） 將通信子網(wǎng)的技術、設計和缺陷與上層相隔離 適合多任務系統(tǒng)的進程間通信控制,2008 S

3、PLENG,傳輸層服務質量,QoS（Quality of Service） 典型參數(shù) 實現(xiàn)方式 用戶傳輸數(shù)據(jù)前設定 希望值和最小可接受的值 選項協(xié)商,連接建立延遲,連接建立失敗的概率,吞吐率,傳輸延遲,誤碼率,（安全）保護,優(yōu)先級,恢復功能,2008 SPLENG,傳輸服務與網(wǎng)絡服務,網(wǎng)絡服務 由實際網(wǎng)絡決定 不直接面向用戶 傳輸服務 由用戶假定，隱藏網(wǎng)絡服務的缺陷 直接面向用戶，必須簡便、易用 傳輸服務原語用戶訪問傳輸服務 簡單傳輸服務原語 P411 圖6-2 Berkeley Socket原語（TCP） P414 圖6-5,2008 SPLENG,簡單服務與套接字服務,2008 SPLEN

4、G,面向連接的傳輸服務原語,2008 SPLENG,一個簡單連接管理模式的狀態(tài)圖,2008 SPLENG,6.2 傳輸協(xié)議的要素,與數(shù)據(jù)鏈路層的類似之處 差錯控制、流量控制、連接管理等 與數(shù)據(jù)鏈路層的差異 數(shù)據(jù)傳輸通道 數(shù)據(jù)鏈路層：物理通信信道 傳輸層：子網(wǎng) 目的端地址 數(shù)據(jù)鏈路層：不一定顯式指定 傳輸層：必須顯式指定 連接建立過程 數(shù)據(jù)鏈路層：簡單，與直接相連的對方 傳輸層：復雜，穿越網(wǎng)絡 通信子網(wǎng)的存儲能力 對傳輸層通信產(chǎn)生很大影響 連接數(shù)量的差異 數(shù)據(jù)鏈路層：少，固定分配緩沖區(qū)大小 傳輸層：多且動態(tài)變化， 必須采用特定的緩沖策略,2008 SPLENG,6.2.1 尋址,傳輸服務訪問點

5、TSAP 標識應用程序,當主機1的某個應用進程希望與主機2的某個應用進程建立連接時，如何指明該應用進程？ 通過TSAP 主機1上的應用進程如何知道主機2上服務器進程的TSAP？ 主機2上的服務器進程如何接收來自主機1應用進程的數(shù)據(jù)？,2008 SPLENG,服務器進程如何接收？,方案 各種服務預置固定不變的TSAP 例：Telnet 23，SMTP 25，HTTP 80 服務器進程在相應的TSAP上偵聽 問題 服務器進程很多，但大多數(shù)很少使用，所有服務器進程全天候偵聽浪費 解決 進程服務器：偵聽一系列TSAP 名字服務器：偵聽一個TSAP,2008 SPLENG,進程服務器,進程服務器為其他服

6、務器提供代理 同時監(jiān)聽一組端口，等待外來的連接 當用戶請求的TSAP無專門服務器等待時，則指向一個進程無服務器 進程服務器請求對應的服務器，然后新服務器執(zhí)行用戶的請求,2008 SPLENG,名字（目錄）服務器,查號臺,服務器,登記？,2008 SPLENG,應用進程如何發(fā)送？,問題 傳輸實體怎么知道哪個網(wǎng)絡層地址用來與TSAP對應的遠程傳輸實體建立網(wǎng)絡連接？ 解決 TSAP地址結構 層次型結構 例：地址 = Internet ：（IP地址，本地端口） 平面型結構 二級映射 名字服務器 廣播查詢,2008 SPLENG,6.2.2 建立連接,問題 由通信子網(wǎng)不可靠造成的丟失、存儲、重復分組問題

7、 問題的關鍵 通信子網(wǎng)中存在延遲的重復分組,你將離開我嗎？,嫁給我吧！,不,好啊,嗯？,嗯？,不,2008 SPLENG,端到端連接的問題,問題的關鍵 通信子網(wǎng)中可能存在延遲的重復分組 崩潰恢復：假設鏈路層采用重傳機制，當RA發(fā)送一幀P后鏈路出錯，RA另選路徑，并因為沒有收到應答而重傳P，在收端就得到重復分組,路由器RA,子網(wǎng),主機,2008 SPLENG,端到端連接的解決,問題的關鍵 通信子網(wǎng)中可能存在延遲的重復分組 尤其糟糕的是前一連接的數(shù)據(jù)延遲到下一連接中出現(xiàn) 解決初探 每次連接都使用新的TSAP 將導致進程服務器失效 為每個連接分配一個連接標識符(遞增的序列號) 將導致每個傳輸實體長時

8、間保持一定量的歷史信息 限制分組的生命周期,2008 SPLENG,限制分組的生命周期,限制子網(wǎng)規(guī)模 防止分組進入回路 在每個分組內(nèi)設置一個站段計數(shù)器 丟棄站段計數(shù)器值超過某個特定值的分組 為每個分組加上時間戳 丟棄超過預定時間的舊分組要求時鐘同步,2008 SPLENG,限制延遲的重復分組,實際應用中，需要確定 分組已無效 對該分組的確認也已無效,基本思想： 確保在同一時刻永遠不會出現(xiàn)兩個序號相同的TPDU。,2008 SPLENG,數(shù)據(jù)TPDU：基于時鐘的方法,傳輸實體在發(fā)送每個TPDU之前必須檢查該TPDU是否將進入禁止區(qū)域 措施：延遲T秒，或重新同步序號,2008 SPLENG,連接T

9、PDU：三次握手,2008 SPLENG,6.2.3 釋放連接,非對稱釋放 任意一方均可釋放整個連接 結果：可能導致數(shù)據(jù)丟失 應用：電話系統(tǒng)中一方掛機，丟失數(shù)據(jù) 對稱釋放 每個方向獨立釋放本方連接 結果：仍能繼續(xù)接收數(shù)據(jù) 應用：固定的發(fā)送量，并知道何時發(fā)送完畢 問題：兩軍問題,2008 SPLENG,非對稱釋放,2008 SPLENG,對稱釋放,兩軍問題 連接的雙方在確信對方也準備釋放連接之前都不準備斷開連接，那么連接將永遠也得不到釋放,2008 SPLENG,對稱釋放連接的4種情況,（a）,（b）,2008 SPLENG,對稱釋放連接的4種情況,（c）,（d）,2008 SPLENG,對稱釋

10、放：半連通的連接,產(chǎn)生的原因 A的DR和所有N次重發(fā)均丟失時，A放棄重發(fā)并釋放連接 B對A的釋放連接企圖一無所知，而處于連接有效狀態(tài) 消除的方法 A直到收到一個應答后才能釋放連接 問題：如果B超時釋放連接，A將無法釋放連接 任意一方在一段時間內(nèi)沒有收到任何TPDU，則自動釋放連接,2008 SPLENG,6.2.4 流量控制和緩沖策略,2008 SPLENG,6.2.4 流量控制和緩沖策略,與數(shù)據(jù)鏈路層的比較 相似：滑動窗口等機制，實現(xiàn)收發(fā)速率匹配 不同：緩沖策略（主機可以有多個連接）、子網(wǎng)容量 緩沖策略 發(fā)送方緩存：網(wǎng)絡服務不可靠、低速突發(fā)信息 接收方緩存：網(wǎng)絡服務可靠、高速平穩(wěn)的信息 緩沖

11、區(qū)大小固定、可變、循環(huán) 動態(tài)緩沖區(qū)管理 發(fā)送方在對方申請緩沖空間 從確認中分離接收方緩存 子網(wǎng)的運載容量動態(tài)調(diào)整滑窗大小,可變大小的窗口,2008 SPLENG,緩沖區(qū)大小,固定大小,可變大小,最大TPDU：空間浪費 小于最大TPDU：長TPDU需占用多個緩沖區(qū)，維護復雜,提高內(nèi)存利用率 緩沖區(qū)管理更復雜,循環(huán) 緩沖區(qū),輕負荷時內(nèi)存利用率低,2008 SPLENG,6.2.5 多路復用,需要 價格因素（長時間占用虛電路）：向上多路復用（a） 傳輸技術（提高傳輸帶寬）：向下多路復用（b）,2008 SPLENG,6.2.6 崩潰恢復,通信子網(wǎng)崩潰 無連接服務：主機重傳丟失的TPDU 面向連接服務：網(wǎng)絡層建立新的虛電路 服務器崩潰 服務器以廣播方式向客戶發(fā)送一個TPDU，說明自己的崩潰并要求客戶通告所有已建立的連接所處的狀態(tài),2008