网络传输服务实用培训教程(ppt 59页).ppt

1、1,6.1传输服务的地位和作用 6.2传输协议的基本要素 6.3面向连接的TCP协议 6.4无连接的UDP协议,第六章网络传输服务,2,6.1传输服务的地位和作用,1）什么是传输服务 2）传输层的地位 3）传输层的必要性 4）传输层的功能,3,1）什么是传输服务,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QoS,应用进程,应用进程,网络层,网络层,传输实体,传输实体,TPDU,接口,接口,TSAP（传输地址,NSAP（网络地址,传输协议,4,什么是传输实体,Transport Entity 在收/发两端的传输层实现对等实体通信的硬件或软件 利用网络层提供的点到点的分组传输服务 向高层

2、提供端到端的TPDU（传输协议数据单元）传输服务,5,软件 系统,硬件 系统,主机 总线,CPU,内存,外设,硬盘,网卡,打印,软盘,终端,操作系统,文字处理,通信网络,文件管理,开发工具,高级语言,设备驱动,应用软件,应用软件,传输实体的实现,用户进程 网络应用程序 OS内核 网卡/子网接口,6,点到点的传输 (Point-to-Point,A End,C End,B End,R1,R2,R3,A-to-R1,R3-to-R1,R1-to-R2,R2-to-B,R1-to-R2,R3-to-R2,C-to-R3,R1-to-A,7,端到端的传输 (End-to-End,R1,R3,R2,A

3、End,A-to-B,C-to-A,C End,B End,8,Frame,Packet,TPDU,TPDU,传输协议数据单元TPDU,Data,Data,Data,Packet,TPDU,Data,传输层的数据封装,9,2）传输层的地位,传输层 Transport,传输层 Transport,OSI上三层,OSI上三层,OSI下三层,OSI下三层,用户进程管理,通信子网,向上提供标准的传输服务向下屏蔽不同的通信子网,10,3）传输层的必要性,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 子网中各站点存储转发的随机性 无法确定数据未达终点的状态 丢失/延迟/即刻到达 有必要增强网络层

4、提供的服务质量,11,连接建立的延迟 连接建立失败的概率 吞吐率(Byte/s) 传输延迟 残余误码率 保护 优先级 恢复,传输层服务质量的典型参数,请求,确认,主机A,主机B,数据,A B,12,4）传输层的功能,端到端的连接管理 建立连接 数据传输 释放连接 流量控制 差错控制 L4与L2的比较,13,一个连接管理状态图,服务器,虚电路,客户机,空闲,被动建立,主动建立,主动释放,被动释放,空闲,Connect,连接,Connect,TPDU received,TPDU received,Disconnect,TPDU received,Disconnect,TPDU received,1

5、4,L2 物理通信信道,L4与L2的比较,功能相似 流量控制 差错控制 数据（报文/帧）排序 传输环境不同 通信子网的存储能力,L4,通信子网,主机,15,6.2传输协议的基本要素,1）标识端点 （传输用户） 2）建立连接 3）释放连接 4）流量控制和缓冲策略 5）多路复用 6）崩溃恢复,16,1）标识端点,需要实现传输用户的全网唯一标识 定义端点地址 NSAP TSAP 主机地址,应用进程,网络层,传输实体,接口,接口,TSAP（传输地址,NSAP（网络地址,17,2）建立连接,传输连接的概念 识别接收方端点TSAP 建立连接面临的问题 重复连接问题的解决办法,18,传输连接的概念,概念 面

6、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 承认对方是自己的传输连接端点 表象 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,19,识别接收方端点TSAP,连接的发起方如何确定对方的TSAP? 静态分配TSAP 每个用户进程拥有固定的、公开的TASP 每个用户进程始终侦听TSAP 动态分配TSAP（用C/S方式） 进程服务器，统一处理传输连接请求 名字（或目录）服务器,20,进程服务器,用户进程,服务器进程1,进程服务器,服务器进程n,1.请求连接进程1,3. 进程1的TSAP,2.装载进程1 分配TSAP,客户机,服务器,固定/公开,初始连接协议,21,名字（目录）

7、服务器,用户进程,服务器进程1,名字服务器,服务器进程n,1.请求连接进程1,3. 进程1的TSAP,2.目录查询 获知TSAP,客户机,服务器,固定/公开,22,confirm,建立连接面临的问题,request,confirm,indication,response,超时,request,re-request,indication,indication,response,response,confirm,正常连接,重复连接,23,重复连接的解决办法,非重复TSAP 过时连接表 分组的TTL机制 三次握手机制,24,非重复TSAP,方法 系统为每次连接赋予一个新的TSAP 当连接被释放时将此

8、TSAP废弃 问题 不支持C/S动态连接方式（没有公认的TSAP地址概念,25,过时连接表,方法 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接表 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 问题 需要保留历史记录，不适应突变情况,26,分组的TTL机制,方法 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 问题 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,27,三次握手建立连接,Three-way handshaking 正常建立连接过程 对重复连接的处理 重复CR 重复CR与重复ACC

9、并存,28,三次握手建立连接过程,连接请求 CR(seq=x,接受连接，回送确认 ACC(seq=y,ACK=x,主机A,主机B,发送数据，回送确认Data(seq=x,ACK=y,连接成功,29,重复连接请求CR,重复连接请求 CR(seq=x,接受连接，回送确认ACC(seq=x,ACK=y,主机A,主机B,拒绝连接，回送确认REJECT( ACK=y,x是重复连接请求，放弃连接,30,重复CR与重复ACK,重复 CR(seq=x,接受连接，回送确认ACC(seq=y, ACK=x,主机A,主机B,拒绝连接，回送确认REJECT( ACK=y,重复 Data(seq=x, ACK=z,应该

10、ACK=y，实际ACK=z，重复,x是重复连接请求，放弃连接,31,3）释放连接,非对称释放 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 对称释放 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 Two-army问题,32,Two-army Problem,通信兵穿越白军防地，不可靠通信 蓝军2不知道蓝军1是否收到确认，不能贸然行动 采用“三次握手”机制,发送同时进攻的建议,接受同时进攻的建议,收到对方的确认,蓝军1,蓝军2,33,三次握手释放连接,正常释放连接 非正常情况 最后的确认TPDU丢失 应答TPDU丢失 应答及后续释放请求DR丢失,34,三次握手正常释放连接

11、,发送释放请求DR启动计时器,发送释放请求DR启动计时器,主机A,主机B,释放连接 回送确认ACK,释放连接,35,最后的确认TPDU丢失,发送释放请求DR启动计时器,发送释放请求DR启动计时器,主机A,主机B,释放连接 回送确认ACK,超时）释放连接,丢失,36,应答TPDU丢失,超时） 重发释放请求DR启动计时器,发送释放请求DR启动计时器,主机A,主机B,释放连接 回送确认ACK,释放连接,发送释放请求DR启动计时器,发送释放请求DR启动计时器,丢失,37,应答和后续请求丢失,超时） 发送释放请求DR启动计时器,主机A,主机B,发送释放请求DR启动计时器,发送释放请求DR启动计时器,丢失

12、,超时）释放连接,N个超时）释放连接,38,4）流量控制和缓冲策略,流量控制（调整收/发速率） 滑动窗口协议 缓冲策略 L2 发送方缓冲区：准备重传 接收方缓冲区：准备排序 L4 通信子网的随机特性，不同于L2,39,传输层的缓存策略和管理,缓存方式和策略 缓冲区的动态分配和管理 发送方申请/接收方分配 接收方在应答中夹带新的分配信息 阻塞 潜在死锁,40,缓存方式和策略,方式 固定大小 可变大小 为每个连接建立一个大的循环缓冲区 策略 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,41,分配缓冲区,发送0发送1发送2,接收0接收1 丢失,A,B,申请8个缓冲区,

13、分配4个缓冲区,42,改变缓冲区,发送3发送4,接收3接收4,A,B,应答数据0和1分配3个缓冲区,超时重传2,接收2,43,阻塞,发送5发送6,接收5接收6,A,B,应答数据4，缓冲区0,应答数据4，缓冲区1,应答数据4，缓冲区2,44,潜在死锁,A,B,应答数据6，缓冲区0,应答数据6，缓冲区4,丢失,保持阻塞状态 等待分配缓冲区,等待接收数据,用定时报告解除,45,5）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 向下多路复用 一个传输连接在多个网络连接上循环传输,L5,L4,L3,L5,L4,L3,46,6）崩溃恢复,什么是崩溃 主机或路由器不能正常工作，造成TPDU传输过程

14、中断 什么是崩溃恢复 恢复崩溃前的工作状态，继续TPDU传输 崩溃恢复需要解决的问题 崩溃前发送的最后一个TPDU是否需要重传 解决办法,47,崩溃恢复的解决办法,崩溃前的状态 发送主机的状态 接收主机的状态 发送主机对最后TPDU的处理 结论 崩溃恢复工作必须由更高层次（应用层）来完成,48,last,last,ACK,崩溃前发送主机的状态,S0 最后一个TPDU已被确认 S1 最后一个TPDU未被确认,49,崩溃前接收主机的状态,举例：收到TPDU后，回送确认，进行写操作 工作顺序 AW：先回送确认，再进行写操作 WA：先进行写操作，再回送确认 崩溃前状态 AC(W)：确认-崩溃-未写 A

15、WC： 确认-写-崩溃 C(AW)：崩溃-未确认/写 举例,WC(A)：写-崩溃-未确认 WAC： 写-确认-崩溃 C(WA)：崩溃-未写/确认,50,崩溃前接收主机状态举例,ACW,AWC,CAW,CWA,WAC,WCA,51,发送主机对最后TPDU的处理,重传策略 重传 不重传 在S0状态下重传 在S1状态下重传 重传策略的差错比较,52,重传最后的TPDU,ACW,AWC,CAW,CWA,WAC,WCA,53,不重传最后的TPDU,ACW,AWC,CAW,CWA,WAC,WCA,54,在S0状态下重传最后的TPDU,ACW,AWC,CAW,CWA,WAC,WCA,55,在S1状态下重传最后的TPDU,ACW,AWC,CAW,CWA,WAC,WCA,56,崩溃恢复差错情况,57,课程总结,传输层的地位和作用