网络传输服务实用培训教程课件.ppt

1、16.1传输服务的地位和作用传输服务的地位和作用6.2传输协议的基本要素传输协议的基本要素6.3面向连接的面向连接的TCP协议协议6.4无连接的无连接的UDP协议协议第六章第六章 网络传输服务网络传输服务26.1 传输服务的地位和作用传输服务的地位和作用1）什么是传输服务）什么是传输服务2）传输层的地位）传输层的地位3）传输层的必要性）传输层的必要性4）传输层的功能）传输层的功能31）什么是传输服务）什么是传输服务 为应用进程提供端到端的服务为应用进程提供端到端的服务 增强网络层提供的服务质量增强网络层提供的服务质量QoS应用进程应用进程应用进程应用进程网络层网络层网络层网络层传输实体传输实体

2、传输实体传输实体TPDU接口接口接口接口TSAP（传输地址）（传输地址）NSAP（网络地址）（网络地址）传输协议传输协议4什么是传输实体什么是传输实体Transport Entity 在收在收/发两端的传输层实现对等实体通信发两端的传输层实现对等实体通信的硬件或软件的硬件或软件 利用网络层提供的点到点的分组传输服务利用网络层提供的点到点的分组传输服务 向高层提供端到端的向高层提供端到端的TPDU（传输协议数据（传输协议数据单元）传输服务单元）传输服务5软件软件系统系统硬件硬件系统系统主机主机 总线总线CPU内存内存外设外设硬盘硬盘网卡网卡打印打印软盘软盘终端终端操作系统操作系统文字处理文字处理

3、通信网络通信网络文件文件管理管理开发开发工具工具高级高级语言语言设备设备驱动驱动应应用用软软件件应应用用软软件件传输实体的实现传输实体的实现 用户进程用户进程 网络应用程序网络应用程序 OS内核内核 网卡网卡/子网接口子网接口6点到点的传输点到点的传输(Point-to-Point)AEndCEndBEndR1R2R3A-to-R1R3-to-R1R1-to-R2R2-to-BR1-to-R2R3-to-R2C-to-R3R1-to-A7端到端的传输端到端的传输(End-to-End)R1R3R2AEndCEndBEnd8FramePacketTPDUTPDU传输协议数据单元传输协议数据单元T

4、PDUDataDataDataPacketTPDUData传输层的数据封装传输层的数据封装92）传输层的地位）传输层的地位传输层传输层Transport传输层传输层TransportOSI上三层上三层OSI上三层上三层OSI下三层下三层OSI下三层下三层用户进程管理用户进程管理通信子网通信子网向上提供标准的传输服务向上提供标准的传输服务向下屏蔽不同的通信子网向下屏蔽不同的通信子网103）传输层的必要性）传输层的必要性 网络层的分组传输是不可靠的网络层的分组传输是不可靠的 无法确定数据到达终点的时间无法确定数据到达终点的时间 子网中各站点存储转发的随机性子网中各站点存储转发的随机性 无法确定数据

5、未达终点的状态无法确定数据未达终点的状态 丢失丢失/延迟延迟/即刻到达即刻到达有必要增强网络层提供的服务质量有必要增强网络层提供的服务质量11 连接建立的延迟连接建立的延迟 连接建立失败的概率连接建立失败的概率 吞吐率吞吐率(Byte/s)传输延迟传输延迟 残余误码率残余误码率 保护保护 优先级优先级 恢复恢复传输层服务质量的典型参数传输层服务质量的典型参数请求请求确认确认主机主机A主机主机B数据数据A B124）传输层的功能）传输层的功能 端到端的连接管理端到端的连接管理 建立连接建立连接 数据传输数据传输 释放连接释放连接 流量控制流量控制 差错控制差错控制 L4与与L2的比较的比较13一

6、个连接管理状态图一个连接管理状态图服务器服务器虚电路虚电路客户机客户机空闲空闲被动建立被动建立主动建立主动建立主动释放主动释放被动释放被动释放空闲空闲Connect连接连接ConnectTPDU receivedTPDU receivedDisconnectTPDU receivedDisconnectTPDU received14L2物理通信信道物理通信信道L4与与L2的比较的比较 功能相似功能相似 流量控制流量控制 差错控制差错控制 数据（报文数据（报文/帧）排序帧）排序 传输环境不同传输环境不同 通信子网的存储能力通信子网的存储能力L4通信子网通信子网主机主机156.2 传输协议的基本要

7、素传输协议的基本要素1）标识端点）标识端点（传输用户）（传输用户）2）建立连接）建立连接3）释放连接）释放连接4）流量控制和缓冲策略）流量控制和缓冲策略5）多路复用）多路复用6）崩溃恢复）崩溃恢复161）标识端点）标识端点 需要实现传输用户需要实现传输用户的全网唯一标识的全网唯一标识 定义端点地址定义端点地址 NSAP TSAP 主机地址主机地址应用进程应用进程网络层网络层传输实体传输实体接口接口接口接口TSAP（传输地址）（传输地址）NSAP（网络地址）（网络地址）172）建立连接）建立连接 传输连接的概念传输连接的概念 识别接收方端点识别接收方端点TSAP 建立连接面临的问题建立连接面临的

8、问题 重复连接问题的解决办法重复连接问题的解决办法18传输连接的概念传输连接的概念 概念概念 面向应用层需要传输服务的进程面向应用层需要传输服务的进程 在两个传输用户之间建立逻辑联系在两个传输用户之间建立逻辑联系 承认对方是自己的传输连接端点承认对方是自己的传输连接端点 表象表象 内部表现为一些缓冲区和一组协议机制内部表现为一些缓冲区和一组协议机制 外部表现为高可靠性外部表现为高可靠性19识别接收方端点识别接收方端点TSAP 连接的发起方如何确定对方的连接的发起方如何确定对方的TSAP?静态分配静态分配TSAP 每个用户进程拥有固定的、公开的每个用户进程拥有固定的、公开的TASP 每个用户进程

9、始终侦听每个用户进程始终侦听TSAP 动态分配动态分配TSAP（用（用C/S方式）方式）进程服务器，统一处理传输连接请求进程服务器，统一处理传输连接请求 名字（或目录）服务器名字（或目录）服务器20进程服务器进程服务器用户进程用户进程服务器进程服务器进程1进程服务器进程服务器服务器进程服务器进程n1.请求连接进程请求连接进程13.进程进程1的的TSAP2.装载进程装载进程1分配分配TSAP客户机客户机服务器服务器固定固定/公开公开初始连接协议初始连接协议21名字（目录）服务器名字（目录）服务器用户进程用户进程服务器进程服务器进程1名字服务器名字服务器服务器进程服务器进程n1.请求连接进程请求连

10、接进程13.进程进程1的的TSAP 2.目录查询目录查询 获知获知TSAP客户机客户机服务器服务器固定固定/公开公开22confirm建立连接面临的问题建立连接面临的问题requestconfirmindicationresponse超时超时requestre-requestindicationindicationresponseresponseconfirm正常连接正常连接重复连接重复连接23重复连接的解决办法重复连接的解决办法 非重复非重复TSAP 过时连接表过时连接表 分组的分组的TTL机制机制 三次握手机制三次握手机制24非重复非重复TSAP 方法方法 系统为每次连接赋予一个新的系统为

11、每次连接赋予一个新的TSAP 当连接被释放时将此当连接被释放时将此TSAP废弃废弃 问题问题 不支持不支持C/S动态连接方式（没有公认的动态连接方式（没有公认的TSAP地址概念）地址概念）25过时连接表过时连接表 方法方法 为每个连接分配连接标识符，存入为每个连接分配连接标识符，存入TPDU 当连接被释放时，将此连接信息存入过时连当连接被释放时，将此连接信息存入过时连接表接表 每个新的连接请求到达时，根据标识符核对每个新的连接请求到达时，根据标识符核对过时连接表，如已过时则视为重复连接过时连接表，如已过时则视为重复连接 问题问题 需要保留历史记录，不适应突变情况需要保留历史记录，不适应突变情况

12、26分组的分组的TTL机制机制 方法方法 定义和计数每个分组的生存时间定义和计数每个分组的生存时间TTL 超时未达目的地，视为陈旧分组，被抛弃超时未达目的地，视为陈旧分组，被抛弃 问题问题 消除重复连接请求需要依赖子网完成消除重复连接请求需要依赖子网完成 网络层分组传输的不可靠性网络层分组传输的不可靠性27三次握手建立连接三次握手建立连接Three-way handshaking 正常建立连接过程正常建立连接过程 对重复连接的处理对重复连接的处理 重复重复CR 重复重复CR与重复与重复ACC并存并存28三次握手建立连接过程三次握手建立连接过程连接请求连接请求CR(seq=x)接受连接，回送确认

13、接受连接，回送确认ACC(seq=y,ACK=x)主机主机A主机主机B发送数据，回送确认发送数据，回送确认Data(seq=x,ACK=y)连接成功！连接成功！29重复连接请求重复连接请求CR 重复连接请求重复连接请求CR(seq=x)接受连接，回送确认接受连接，回送确认ACC(seq=x,ACK=y)主机主机A主机主机B拒绝连接，回送确认拒绝连接，回送确认REJECT(ACK=y)x是重复连接请求，是重复连接请求，放弃连接！放弃连接！30重复重复CR与重复与重复ACK 重复重复CR(seq=x)接受连接，回送确认接受连接，回送确认ACC(seq=y,ACK=x)主机主机A主机主机B拒绝连接，

14、回送确认拒绝连接，回送确认REJECT(ACK=y)重复重复Data(seq=x,ACK=z)应该应该ACK=y，实际，实际ACK=z，重复！，重复！x是重复连接请求，是重复连接请求，放弃连接！放弃连接！313）释放连接）释放连接 非对称释放非对称释放 发送释放请求后单方终止连接发送释放请求后单方终止连接 有可能丢失对方发送的数据有可能丢失对方发送的数据 对称释放对称释放 各自独立发出释放连接请求各自独立发出释放连接请求 收到对方的释放确认之后才可释放连接收到对方的释放确认之后才可释放连接 Two-army问题问题32Two-army Problem 通信兵穿越白军防地，不可靠通信通信兵穿越白

15、军防地，不可靠通信 蓝军蓝军2不知道蓝军不知道蓝军1是否收到确认，不能贸然行动是否收到确认，不能贸然行动 采用采用“三次握手三次握手”机制机制发送同时进攻的建议发送同时进攻的建议接受同时进攻的建议接受同时进攻的建议收到对方的确认收到对方的确认蓝军蓝军1蓝军蓝军233三次握手释放连接三次握手释放连接 正常释放连接正常释放连接 非正常情况非正常情况 最后的确认最后的确认TPDU丢失丢失 应答应答TPDU丢失丢失 应答及后续释放请求应答及后续释放请求DR丢失丢失34三次握手正常释放连接三次握手正常释放连接发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器

16、主机主机A主机主机B释放连接释放连接回送确认回送确认ACK释放连接释放连接35最后的确认最后的确认TPDU丢失丢失发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器主机主机A主机主机B释放连接释放连接回送确认回送确认ACK（超时）（超时）释放连接释放连接丢失丢失36应答应答TPDU丢失丢失（超时）（超时）重发释放请求重发释放请求DR启动计时器启动计时器发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器主机主机A主机主机B释放连接释放连接回送确认回送确认ACK释放连接释放连接发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器发送释放请求发送释放请求DR启

17、动计时器启动计时器丢失丢失37应答和后续请求丢失应答和后续请求丢失（超时）（超时）发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器主机主机A主机主机B发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器发送释放请求发送释放请求DR启动计时器启动计时器丢失丢失（超时）（超时）释放连接释放连接（N个超时）个超时）释放连接释放连接384）流量控制和缓冲策略）流量控制和缓冲策略 流量控制（调整收流量控制（调整收/发速率）发速率）滑动窗口协议滑动窗口协议 缓冲策略缓冲策略 L2 发送方缓冲区：准备重传发送方缓冲区：准备重传 接收方缓冲区：准备排序接收方缓冲区：准备排序 L4 通信子网的随机特性，不同于通信子

18、网的随机特性，不同于L239传输层的缓存策略和管理传输层的缓存策略和管理 缓存方式和策略缓存方式和策略 缓冲区的动态分配和管理缓冲区的动态分配和管理 发送方申请发送方申请/接收方分配接收方分配 接收方在应答中夹带新的分配信息接收方在应答中夹带新的分配信息 阻塞阻塞 潜在死锁潜在死锁40缓存方式和策略缓存方式和策略 方式方式 固定大小固定大小 可变大小可变大小 为每个连接建立一个大的循环缓冲区为每个连接建立一个大的循环缓冲区 策略策略 发送方建缓冲区：适于低速突发信息传输发送方建缓冲区：适于低速突发信息传输 接收方建缓冲区：适于高速平稳信息传输接收方建缓冲区：适于高速平稳信息传输41分配缓冲区分

19、配缓冲区发送发送0发送发送1发送发送2接收接收0接收接收1丢失丢失AB申请申请8个缓冲区个缓冲区分配分配4个缓冲区个缓冲区42改变缓冲区改变缓冲区发送发送3发送发送4接收接收3接收接收4AB应答数据应答数据0和和1分配分配3个缓冲区个缓冲区超时重传超时重传2接收接收243阻塞阻塞发送发送5发送发送6接收接收5接收接收6AB应答数据应答数据4，缓冲区，缓冲区0应答数据应答数据4，缓冲区，缓冲区1应答数据应答数据4，缓冲区，缓冲区244潜在死锁潜在死锁AB应答数据应答数据6，缓冲区，缓冲区0应答数据应答数据6，缓冲区，缓冲区4丢失丢失保持阻塞状态保持阻塞状态等待分配缓冲区等待分配缓冲区等待接收数据

20、等待接收数据用定时报告解除用定时报告解除455）多路复用）多路复用 向上多路复用向上多路复用 多个传输连接复用同一个网络连接多个传输连接复用同一个网络连接 向下多路复用向下多路复用 一个传输连接在多个网络连接上循环传输一个传输连接在多个网络连接上循环传输L5L4L3L5L4L3466）崩溃恢复）崩溃恢复 什么是崩溃什么是崩溃 主机或路由器不能正常工作，造成主机或路由器不能正常工作，造成TPDU传传输过程中断输过程中断 什么是崩溃恢复什么是崩溃恢复 恢复崩溃前的工作状态，继续恢复崩溃前的工作状态，继续TPDU传输传输 崩溃恢复需要解决的问题崩溃恢复需要解决的问题 崩溃前发送的最后一个崩溃前发送的

21、最后一个TPDU是否需要重传是否需要重传 解决办法解决办法47崩溃恢复的解决办法崩溃恢复的解决办法 崩溃前的状态崩溃前的状态 发送主机的状态发送主机的状态 接收主机的状态接收主机的状态 发送主机对最后发送主机对最后TPDU的处理的处理 结论结论 崩溃恢复工作必须由更高层次（应用层）来崩溃恢复工作必须由更高层次（应用层）来完成。完成。48lastlastACK崩溃前发送主机的状态崩溃前发送主机的状态 S0 最后一个最后一个TPDU已被确认已被确认 S1 最后一个最后一个TPDU未被确认未被确认49崩溃前接收主机的状态崩溃前接收主机的状态 举例：收到举例：收到TPDU后，回送确认，进行写操作后，回

22、送确认，进行写操作 工作顺序工作顺序AW：先回送确认，再进行写操作：先回送确认，再进行写操作WA：先进行写操作，再回送确认：先进行写操作，再回送确认 崩溃前状态崩溃前状态 AC(W)：确认：确认-崩溃崩溃-未写未写 AWC：确认确认-写写-崩溃崩溃 C(AW)：崩溃：崩溃-未确认未确认/写写 举例举例 WC(A)：写：写-崩溃崩溃-未确认未确认 WAC：写写-确认确认-崩溃崩溃 C(WA)：崩溃：崩溃-未写未写/确认确认50崩溃前接收主机状态举例崩溃前接收主机状态举例ACWAWCCAWCWAWACWCA51发送主机对最后发送主机对最后TPDU的处理的处理 重传策略重传策略 重传重传 不重传不重

23、传 在在S0状态下重传状态下重传 在在S1状态下重传状态下重传 重传策略的差错比较重传策略的差错比较52重传最后的重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA53不重传最后的不重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA54在在S0状态下重传最后的状态下重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA55在在S1状态下重传最后的状态下重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA56崩溃恢复差错情况崩溃恢复差错情况发送策略发送策略接收状态接收状态解释解释差错类型差错类型重传重传AWC,WAC,WC(A)已写已写重复重复不重传不重传AC(W),C(AW),C(W

24、A)未写未写丢失丢失AWC,WAC全部完成全部完成重复重复S0 重传重传C(AW),C(WA)全部未做全部未做丢失丢失WC(A)写写/未确认未确认重复重复S1 重传重传AC(W)确认确认/未写未写丢失丢失57课程总结课程总结 传输层的地位和作用传输层的地位和作用 提供通信服务的最高层（端到端）提供通信服务的最高层（端到端）传输实体传输实体/传输协议数据单元传输协议数据单元TPDU 传输协议的基本要素传输协议的基本要素 标识端点（标识端点（NSAP,TSAP,主机地址）主机地址）建立连接：三次握手建立连接：三次握手 释放连接：三次握手释放连接：三次握手 滑动窗口流控滑动窗口流控/动态分配缓冲区动态分配缓冲区 多路复用和崩溃恢复多路复用和崩溃恢复58思考题思考题 传输层的主要功能是什么，与应用层和网络层传输层的主要功能是什么，与应用层和网络层是什么关系？是什么关系？如何实现端到端的传输用户（进程）寻址？如何实现端到端的传输用户（进程）寻址？建立连接的主要问题是什么，如何解决？建立连接的主要问题是什么，如何解决？释放连接的主要问题是什么，如何解决？释放连接的主要问题是什么，如何解决？比较传输层与数据链路层实现流量控制的异同。比较传输层与数据链路层实现流量控制的异同。崩溃恢复需要解决什么问题？崩溃恢复需要解决什么问题？