计算机网络第三章2

1、计算机网络计算机网络自顶向下方法自顶向下方法第3章 运输层3.1概述和运输层服务3.3多路复合与多路分解3.3无连接运输：UDP运输服务和协议w 为运行在不同主机上应用进程之间提供逻辑通信功能w 运输协议运行在端系统中的方法：发送方：将应用报文划分为报文段，传向网络层接收方：将段重新装配为报文，传向应用层w 网络应用程序可供使用的运输协议不止一个因特网：TCP和UDP应用层运输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层运输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层逻辑端到端传输3.1.1运输层和网络层的关系w网络层

2、: 主机间的逻辑通信w运输层: 进程间的逻辑通信依赖、强化网络层服务家庭类比:12个孩子向12个孩子发信w 进程 = 孩子w 应用报文= 信封中的信w 主机 = 家庭w 运输层协议 = Ann和Billw 网络层协议= 邮政服务1.运输层协议只工作在端系统。事实上，中间路由器既不处理也不识别运输层加在应用层报文的任何信息。2.计算机网络中可以安排多种运输层协议，每种协议为应用层提供不同的服务模型。3.运输协议所能提供的服务常常受制于底层网络层协议的服务模型。例如，时延和宽带保证。4即使底层网络层网络协议不能在网络层提供相应的服务，运输层协议也能提供某些服务。例如（1）即使底层网络协议是不可靠的

3、，运输协议也能为应用程序提供可靠的数据传输服务。（2）即使网络层不能保证运输层报文段的机密性，运输层协议也能使用加密来确保应用程序报文不被入侵者读取。3.1.2因特网运输层概述IP(因特网网络层协议)服务模型：尽力而为交付服务 不确保报文段的交 不保证报文段的按序交付 不可靠服务不可靠服务不保证报文段中数据的完整性 每台主机至少有一个每台主机至少有一个IP地址地址TCP（可靠地，面向连接的服务） -可靠数据传输：确保正确地、按序地将数据从发送地将数据从发送进程交付给运输进程。 -拥塞控制：防止任何一条TCP连接用过多流量来淹没通信主机之间的链路和交换设备。UDP（不可靠，无连接的服务） TCP

4、 和UDP基本责任：将两个端系统间IP的交付服务扩展为运行在端系统上的两个进程之间的交付服务。3.2 多路复用和多路分解 运输层的的多路复用和多路分解，是将网络层提供的主机到主机交付服务延伸到为运行在主机上的应用程序提供进程到进程的交付服务。 一个进程（作为网络应用的一部分）有一个或多个套接字，它相当于从网络向进程传递数据和从进程向网络传递数据的门户。 将运输层报文段中的数据交付 给正确的套接字的工作多路分解：从多个套接字收集数据，用首部封装数据(以后用于分解 )多路复合：应用层运输层网络层链路层物理层P1应用层运输层网络层链路层物理层应用层运输层网络层链路层物理层P2P3P4P1主机1主机2

5、主机3套接字 进程如图所示，在接受主机中运输层实际上并没有直接将数据交付给进程，而是将数据交给了一个中间的套接字。由于在任一时刻，在接受主机上可能有不止一个套接字，所以每个套接字都有唯一标识符。值得注意的是图中间那台主机的运输层必须将从其下的网络层收到的报文段分解后交给其上的P1或P2进程。中间主机中的运输层也必须收集从这些套接字输出的数据，形成运输层报文段然后将其向下传递给网络层。 工作过程w 运输层多路复合要求套接字有唯一标识符每个报文段有特殊字段 （源端口号字段和目的端口字段） 来指示该报文段所要交 付的套接字w 运输层分解服务w 主机使用IP地址和端口号将报文段定向到相应的套接字。然后

6、报文段中的数据通过套接字进入其所连接的进程。源端口号目的端口号32 bits应用数据(报文)其他首部字段运输层报文段中的源与目的端口字段1.无连接的多路复合与多路分解创建一个UDP套接字：运输层自动的为该套接字分配一个端口号。（通常，应用程序的客户端让运输层自动地（并且是透明的）分配端口号，而服务器则分配一个特定的端口号。）所以具有不同源IP地址和/或源端口号，但具有相同目的IP地址和目的端口号的两个UDP报文段，通过相同的目的套接字被定向到相同的目的进程。由二元组标识-当从网络到达UDP报文段时，主机通过检查该报文段中的目的端口号定向到相应的套接字。-完整的返回地址是A的IP地址和源端口号。

7、2.面向连接的多路复合与多路分解w TCP套接字由四元组标识: 源IP地址源端口号目的IP地址目的端口号w 接收主机使用这四个值来将段定向到适当的套接字w 与UDP不同的是，两个具有不同源IP地址或源端口号的到达TCP报文段将被定向到两个不同的套接字，除非TCP报文段携带了初始创建连接的请求。w 服务器主机可能支持许多并行的TCP套接字（每个套接字由其自己的四元组标识）面向连接 (续)图中主机C向服务器B发起了两个HTTP会话，主机A向服务器B发起了一个HTTP会话。主机A与主机C及服务器B都有自己唯一的IP地址。主机C为其两个HTTP连接分配了两个不同的源端口号（26145和7532）。因为

8、主机A选择源端口号与主机C互不相干，服务器B仍然能够正确分解这两个具有相同源端口号的连接，因为这两条连接具有不同的IP地址。3.Web服务器与TCPw 如图，Web服务器为每条连接生成一个新进程连接套接字与进程之间并非总是有着一对一的关系如果客户与服务器使用持续HTTP，客户与服务器之间经由同一根服务器套接字交换HTTP报文。若为非持续HTTP，则对每一个请求/响应都创建一个新的TCP连接并随后关闭，对每一个请求/响应创建一个新的套接字并随后关闭。这种套接字的频繁创建和关闭辉严重影响一个繁忙的Web服务器的性能。3.3 无连接运输：UDPw 互联网传输协议w “尽力而为”服务，UDP段可能：丢

9、包对应用程序交付失序w 无连接无连接:在UDP发送报文段之前，发送方和接收方之间无握手（例：DNS）为何要有 UDP协议?w 关于何时、发送什么数据的应用层控制更为精细w 无需连接创建w 无连接状态w 分组首部开销小w 常用于流式多媒体应用丢包容忍速率敏感w 但是，UDP中缺乏拥塞控制那个导致UDP发送方和接受方之间的高丢包率，并挤垮了TCP会话，这是一个潜在的严重问题。w UDP的可靠传输 : 在应用层增加可靠性应用进程可以进行看看通信，而无需受制于由TCP拥塞控制机制无需受制于传输速率限制3.3.1 UDP报文段结构w 由RFC768定义。应用层数据占用UDP报文段的数据字段。w UDP首

10、部只有4的字段，每个字段由两个字节组成。w 通过端口号可以使目的主机将应用数据交给运行在目的端系统中的相应进程(执行分解功能)。w UDP报文段的长度需要明确，包括首部在内，以字节为单位。源端口号目的端口号32 bits应用数据(报文)UDP 报文段结构长度检查和3.3.2UDP检验和发送方:w 将报文段内容处理为16比特整数序列w 检验和: UDP中所有16比特字的和进行反码运算的结果w 发送方将检查和放入UDP检和字段接收方:w 计算接收的段的检验和w 核对计算的检验和是否等于检验和字段的值UDP检验和提供了差错检验功能。目的: 当UDP报文段从源到目的地移动是，比特是否发生了改变假定有下面3个16比特的字：w 注意到最后一次加法有溢出，它要被回卷。w 反码就是将所有的0换成1，所有的1换成0。w 该和的反码运算结果是1011010100111101，这就变为了检验和。w 在接受方，全部的4个16比特字加在一起，如果分组中没有引入差错，则显然在接受方处该和是1111111111111111。w UDP首先提供了检验和，是由于不能保证源和目的之间的所有链路都提供差错检验。w 在既无法确保逐链路的可靠性，又无法确保内存中的差错