第六章传送层

第六章传送层null计算机通信网计算机通信网第六章：传送层作者：段景山杨宁毛玉明第六章传送层(Transport Layer)第六章传送层(Transport Layer) 传送服务传送协议要素传送协议实例性能问题概述概述在网络上建立各种应用文件共享(上传下载等)、通信(WWW、邮件、话音等）网络提供的通信服务是否满足要求？服务类型(可靠、灵活、实时等多种类型的要求）通信性能(高速率) 服务质量(质量保证的约束限度：容量、延时、抖动、可靠性) 网络层的限制 ...

null计算机通信网计算机通信网第六章：传送层作者：段景山杨宁毛玉明第六章传送层(Transport Layer)第六章传送层(Transport Layer) 传送服务传送协议要素传送协议实例性能问题概述概述在网络上建立各种应用文件共享(上传下载等)、通信(WWW、邮件、话音等）网络提供的通信服务是否满足要求？服务类型(可靠、灵活、实时等多种类型的要求）通信性能(高速率) 服务质量(质量保证的约束限度：容量、延时、抖动、可靠性) 网络层的限制处理网络中的通信（选路，中继、互联等）只能提供基本、简单的通信服务，远不能满足应用的需求NetNetNet应用应用应用应用应用应用NetNetNetNetNetNetNetNetNetNetNetNet能否满足应用的需求？概述概述修改网络层协议软件是否可行用户机器上的软件自己可以改，以控制网络行为承运商不会放弃网络的控制权（包括不会修改网络软件）用户解决问题的角度在用户机器上增加新的一层：传送层克服网络层的限制，补充和扩展网络层服务的不足NetNetNetNet应用应用应用应用应用应用承运商网络传送服务—多种服务类型传送服务—多种服务类型传送层用自己的协议实现服务能力的扩充考虑应用的需求，提供多种传送协议和服务类型主流传送协议及相应服务可靠传送协议：Connection Mode，如TCP 数据报传送协议：Connectionless, 如UDP 实时传送协议：Real-time Transport，如RTPTCPTPDUApp1App1App1App1Transport AddressNetwork AddressUDPRTPTCPUDPRTP传送服务—扩充能力传送服务—扩充能力充分利用网络资源以网络能够提供的最大能力实现传送速率 TCP：不断试图增加传送速率 UDP：以用户的速率实现传送，不考虑网络的实际能力 RTP：以可能取得的最好的实时性工作挖掘网络的潜力分流：将一个传送流分流到若干网络路径上复用：将多个传送流合并在一个网络路径上注：传送层的分流实现上存在较大的难度，目前采用的主要技术是在应用软件上实现分流，如NetAnts、FlashGet等软件Ant1Ant2Ant3Ant4Ant5NetAntsTCPTCP文件传送服务—提高服务质量传送服务—提高服务质量提升服务质量提高可靠性传送层设计自己的可靠传输协议(连接模式) 端--端的停等、回退N、选择性重传协议提高实时性确定实时性限度：端--端延时测量端--端延时保障的协议(RTP)传送层传送层数据应答连接请求连接确认6.2 传送协议要素6.2 传送协议要素与数据链路层的类似之处两点间通信（只有两点 vs 网络上任意两点）差错控制、流量控制、连接管理等与数据链路层的差异名称：点-点信道 vs 端-端信道信道存储效应：单个报文 vs 多个报文传输时延：固定 vs 大范围、动态包文顺序：无 vs 后发先至传送层传送层链路层链路层物理信道点-点信道端-端信道6.2.1 编址与寻址6.2.1 编址与寻址传输服务访问点 TSAP —— 标识应用程序主机2上的服务器进程如何接收来自主机1应用进程的数据？主机1上的应用进程如何知道主机2上服务器进程的TSAP？编址与寻址编址与寻址浏览器中 http://www.uestc.edu.cn /web3 :80 GET /HTTP/1.1 Accept: image/gif, image/x-bitmap,…,*/* Accept-Language: zh-cn Accept-Encoding: gzip, deflate User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0 Windows NT5.1; SV1;…) Host: www.uestc.edu.cn/web3 Connection: Keep-Alive Cookie: …=…; ASP.NET_SessionID=…请求报文字符串数据字节Dst TSAPSrcIP= DstIP=202.115.14.154SrcTSAP=1045(0415H) DstTSAP=80(0050H)Application Data202.112.14.154www.uestc.edu.cnWeb3IP packetTPDU(TCP)APDU(http)编址与寻址(提供给应用层的服务)编址与寻址(提供给应用层的服务)连接模式（如TCP） cID=Connect(IN srcTSAP IN dstTSAP,IN NSAP) Send(IN cID, IN APDU) Recv(IN cID, OUT APDU) 无连接模式（如UDP） SendTo(IN srcTSAP IN dstTSAP,IN NSAP, IN APDU) RecvFrom(OUT srcTSAP, OUT dstTSAP,OUT NSAP, OUT APDU_Buf)TransportbrowserSrcPort=1045 DstPort=80 DstIP=202.112.14.154ICIAPDUIPICIAPDUHTsrcIP= DstIP=202.112.14.154TCPUDP应用向传送层的请求传送层向网络层的请求事例事例了解传送层的工作特点多个点到点 TSAP：源端标识应用软件，目的端标识服务网络地址(NSAP)、传送层地址的共同配合，惟一标识每个应用通信WebTCPTelnet8023Browser2TCP10451048Browser1To Any Web ServerTelnetTCP1045WWW userAdministrator6.2.2 传送层协议6.2.2 传送层协议端—端通信协议（回归链路层）可以与网络上任意位置的站点进行通信通信范围：链路层不可比端—端通信的难点延时长、变化大双方交流困难网络存储效应应答与发送错位大，任何动作都有较大的延迟报文顺序错乱顺序控制复杂(接收整理、应答等）网络拥塞对网络中间出现的长延迟、报文丢弃等反应迟钝传送层传送层端-端通信协议6.3 无连接协议6.3 无连接协议Connectionless Mode (UDP) 可向任意站点发送报文，不需要应答能够以自己最大的速率发送报文网络拥塞的影响不知道网络中将要、还是已经发生拥塞过多的UDP应用会使网络运行变得一团糟网络如何应对UDP，仍是一个难题传送层传送层传送层传送层6.4 连接模式传送层协议6.4 连接模式传送层协议Connection Mode (TCP) 回退N、选择性重传之一（停等协议不可用！）协议的问题建立连接发出的连接请求需要很长时间应答响应才能返回此间如果出现终止、不同用途的新连接请求就会出麻烦数据传输超时重传、延迟的重传可能造成对通信的破坏拆除连接发出拆除连接请求后，对方的很多数据已经在路上了！6.4.1 建立连接6.4.1 建立连接长延时，发送方重启新动作可能产生误会建立连接请求A建立连接请求B重启连接确认我来找你吧！不行，你来找我！好啊！改变主意建立连接建立连接关键问题连接请求和应答的识别问题问题的解决途径每次重启，都用随机的起始序号开始通过三次握手掌握对方的起始序号CR0(seq=x)CR1(seq=y,ack=x)Data(seq=x, ack=y)主机1使用从x开始的序号主机2使用从y开始的序号CR0(seq=z)CR1(seq=y,ack=z)CR0(seq=x)reject( ack=y)z重启xxyy建立连接建立连接三次握手的分析发送方：CR0(seq=x) 只有对方CR1(seq, ack)中的ack与x相符，才认作是正确的应答接收方：CR1(seq=y, ack=x) 只有对方的Data(seq,ack)中的ack与y相符才认作是正确的应答假设： seq、ack用16bit 表示，重启时随机取值，两次取同一值概率为2-16，即1/655366.4.2 数据传输6.4.2 数据传输问题的关键延迟的重复分组可能对通信子网造成破坏你将离开我吗？嫁给我吧！不好啊嗯？嗯？不数据传输数据传输回退N协议会浪费信道资源收到报文的顺序为1，2，7，4，5，6，3 将丢弃7，4，5，6，请求对方从4开始重传4，5，6，7 选择性重传收到1，2，7，4，5，6，3，对报文重排序即可但选择性重传存在选择性应答困难的问题 TCP的策略在接收方重排序(接收窗口 > 1) 采用回退N的方式应答数据传输数据传输拥塞控制利用数据的应答测算网络的拥塞程度不断测算平均往返时间T0 更新重传超时时间 Tmo = a*T0 （a > 1) –能及时发送发送窗口与重传关联若发生重传，发送窗口降低50% 若有应答(非重传报文)，发送窗口逐渐加大使得发送速率与网络的拥塞、传输能力动态适应调整发送窗口大小，匹配当前的网络传输能力不断试图增加发送能力传送速率时间网络出现拥塞网络从拥塞恢复6.4.3 释放连接6.4.3 释放连接非对称释放任意一方均可释放整个连接结果：可能导致数据丢失应用例：电话系统中一方挂机，丢失数据对称释放两个方向独立释放本方连接结果：一方释放连接后，仍能继续接收数据，保证数据传输的完整性问题：两军（蓝白军）问题非对称释放非对称释放非对称释放任意一方均可释放整个连接结果：可能导致数据丢失应用例：电话系统中一方挂机，丢失数据对称释放对称释放释放过程两个方向独立释放本方连接结果：一方释放连接后，仍能继续接收数据，保证数据传输的完整性问题：两军（蓝白军）问题 datadataABDR（我说完了）dataDR（我说完了）ACKACK对称释放对称释放两军问题连接的双方在确信对方也准备释放连接之前都不准备断开连接，那么连接将永远也得不到释放对称释放连接的4种情况对称释放连接的4种情况（a）（b）对称释放连接的4种情况对称释放连接的4种情况（c）（d）对称释放：半连通的连接对称释放：半连通的连接产生的原因 A的DR和所有N次重发均丢失时，A放弃重发并释放连接 B对A的释放连接企图一无所知，而处于连接有效状态消除的方法 A直到收到一个应答后才能释放连接问题：如果B超时释放连接，A将无法释放连接任意一方在一段时间内没有收到任何TPDU，则自动释放连接传送层小结传送层小结回归到链路层形式，但比链路层功能增强了通信仍是两点之间协议仍是无连接、连接模式网络应用无法直接在网络层上实现网络作为传送层的“信道”使传送层不象链路层那么简单延时、存储效应、乱序、网络拥塞无连接方式对网络造成拥塞，却无法感知连接模式自主感知网络拥塞现象，动态适应计算机通信网计算机通信网感谢所有听课和完成作业的学生是你们给我动力让我完成课件的重新制作让我从讲课中得到新的领悟

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第六章 传送层

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