计算机网络-22603第6章传输层

1、第6章 传输层 6.1 传输层服务6.2 传输协议6.3 OSI传输协议6.1 传输层服务传输层又称运输层。在ISO/OSI参考模型中,传输层正好处于通信子网和资源子网之间,是整个协议层次中最核心的一层。它的作用是在优化网络服务的基础上,为源主机上的进程和目的主机上的进程之间提供可靠的透明数据传送,使高层用户在相互通信时不必关心通信子网实现的细节。 传输层的具体功能包括：1.端到端的报文传递:在传输终点需要监管一个报文中的所有数据包的传输和到达。2.服务点的寻址:在一台运行多道程序的计算机上,保证报文被传输到正确的程序。3.拆分和组装:将报文分解成可传输的片段,并且给这些片段编上序号.这些序号

2、不仅使传输层可以在接受端将报文正确地重组,而且可以用来标识和替换传输中丢失的包。4.连接控制:决定是否通过一条单独路经来传输所有的包.传输服务质量和服务原语 传输层主要功能可看作增加和优化网络层提供的服务质量。显然，传输层的工作任务是依赖于网络层提供的服务的。网络层服务很完善，传输层工作就很轻，网络层服务质量很差，则传输层工作就较重。 ISO/OSI传输服务质量参数（1）连接建立时延（2）连接建立失败概率（3）吞吐率（4）传输时延（5）残留误包率（6）传输失败概率（7）连接释放时延（8）连接释放失败概率（9）保护（10）优先级（11）弹性传输服务用户和传输层能够提供的服务水平可能不一致，在建立

3、连接时要进行选择谈判，用户一般提出希望值和最低限度可接受的值一般来说，高质量服务的费用也较高OSI模型同时支持面向连接和无连接的传输层服务，上层程序通过调用传输服务原语来调用传输层的服务。在这两种服务之间，更经常使用的是面向连接的服务传输服务原语 传输原语可分为以下四类：（1）传输连接服务原语（2）连接释放服务原语（3）数据传送服务原语（4）无连接的传送服务原语（1）传输连接服务原语。该类服务原语有：T-CONNECT.request(callee,caller,exp-wanted,qos,user-data)；T-CONNECT.indication(callee,caller,exp-w

4、anted,qos,user-data)；T-CONNECT.response(qos,responder,exp-wanted,user-data)；T-CONNECT.confirm(qos,responder,exp-wanted,user-data)；（2）连接释放服务原语。该类原语共有两条：T-DISCONNECT.request(user-data)；T-DISCONNECT.indication(reason,user-data)；（3）数据传送服务原语。该类原语共有四条： T-DATA.request(user-data)； T-DATA.indication(user-dat

5、a)； T-EXPEDITED-DATA.request(user-data)； T-EXPEDITED-DATA.indication(user-data)； 前两条用于正常数据传送，后两条用于紧急或加快的数据传送。 （4）无连接的传送服务原语: T-UNITDATA.request(callee,caller,qos,user-data)； T-UNITDATA.indication(callee,caller,qos,user-data)；面向连接和无连接服务 （1）面向连接传输服务 面向连接传输服务(COTS)首先在两个远端实体之间建立虚电路。为了达到这个目的，COTS向上层提供四种不

6、同种类的服务原语：T-CONNECT、T-DATA、T-EXPEDITED-DATA和T-DISCONNECT(T表示传输)。（2）无连接传输服务 无连接传输服务(CLTS)只为上层用户提供一种类型的服务原语：T-UNIT-DATA。6.2 传输协议 通信不仅仅是发生在从源计算机到目的计算机,而且是从端应用程序到端应用程序。由一台计算机上的应用程序所产生的数据不仅必须被另外一台计算机所接收,而且必须被这台计算机上正确的应用程序所接收. 传输层地址为了保证从传输服务点到传输服务点的正确传送,我们需要在数据链路层和网络层之外的另一种地址方式,即传输层的地址.传输层的地址就是传输服务点的地址,传输服

7、务点的地址称为端口号。 传输层复用 为了提高传输效率，传输层常提供复用的功能。传输层的复用分为两个方面：向上复用和向下复用。向上复用意味着多个传输层连接使用同一个网络层连接；而向下复用意味着一个传输层连接使用多个网络层连接。可靠传输 在传输层，可靠传输包括四个方面：差错控制序列控制丢失控制重复控制 数据链路层和传输层的差错处理范围分段和组合连接和分割 传输层流量控制 和数据链路层一样,传输层也负责流量控制。但是,传输层中的流量控制是作用在端到端上的,而不是作用在单条链路上的.传输层流量控制也使用滑动窗口协议,但是传输层中的窗口在大小上是可以变化的,以适应可使用的缓冲区的变化情况。 使用动态大小

8、窗口时，传输层协议根据传输数据的需要向主机申请缓冲区，接收方在应答报文中，一方面指出了已经正确接收的报文序号，另一方面指出已申请到的缓冲区数目。当接收方缓冲区用完时，数据传输暂停，等待新的缓冲分配应答后再继续传送。由于窗口大小是可以变化的，窗口实际可以容纳的数据数量是可以协商的。在大多数情况下，窗口大小的控制是接收方的责任。接收方在应答包中可以指明窗口的大小是能够增加的或减小的。传输层的流量控制 传输层拥塞控制 TCP的流量和拥塞控制机制采用的是一种信用分配机制，TCP采用流量控制方法实现拥塞控制。在TCP协议中，每个被传送的字节都有一个序号。每个TCP报文在其报文头中有三个域：序号（SN）、

9、确认号（AN）和窗口大小（W），这三个域与流量控制、差错控制和拥塞控制相关。TCP拥塞控制算法主要有四种算法组成：慢启动拥塞避免快速重传快速恢复 术语：（1）发送端最大数据段尺寸（SMSS）（2）接收端窗口（rwnd）（3）拥塞窗口（cwnd）慢启动和拥塞避免的工作过程02468101214161820222426283032cwnd（SMSS字节）013456789101112131415161718初始ssthresh超时后ssthresh传输序号超时快速重传/快速恢复当一个次序紊乱的数据段到达时TCP接收端应该迅速发送一个重复ACK。这个ACK的目的是通知发送端收到了一个次序紊乱的数据段

10、，以及期望的序列号。从发送端的观点来看，重复ACK可以由许多网络问题引起。首先，可以由数据段丢失引起。在这种情况下，所有在丢失的数据段之后发送的数据段都将触发重复ACK。第二，可以由网络对数据的重新排序引起。最后，重复ACK可以由网络对ACK或数据段的复制引起。TCP发送端应该使用“快速重传”算法来探测或者修复数据丢失，以收到的重复ACK为基础。快速重传算法以三个重复ACK的到达（收到四个一样的ACK，其间没有任何其它包到达）为一个数据段已经丢失的标志。快速重传和快速恢复算法常按如下方式一起实现：（1）当第三个重复ACK收到时，设置ssthresh=cwnd/2。（2）重传丢失的数据段并设置c

11、wnd=ssthresh+3*SMSS。这将人为地按已经离开网络的报文段数目和接收端缓冲数据量来扩充拥塞窗口。（3）对每个接收到的附加的重复ACK，将cwnd增大SMSS字节。这将人为地扩充拥塞窗口以反映已经离开网络的附加数据段。（4）发送一个数据段，如果cwnd和接收端的通知窗口的值允许的话。（5）当下一个确认新数据的ACK到达时，设定cwnd值为ssthresh（步骤1设置的值）。这称作“deflating”窗口。传输连接 传输层端到端的传送可以采用两种模式来完成：面向连接或无连接。面向连接的模式更经常使用。一个面向连接的协议在发送者和接收者之间，经过互连网络建立了一条虚电路或路经。属于一

12、个消息的所有数据包将通过同一条路经发送，对整个消息使用同一条路经方便了确认过程和对损坏包及丢失包的重传。面向连接的服务通常被认为是可靠的。面向连接传输由三个步骤：连接建立，数据传输和连接终止。 1 连接建立 连接的建立表面上看来是一个简单的问题，发送方发出一个连接请求TPDU给接收方，接收方返回一个连接确认的TPDU，然后，双方就可以交换数据了。但是由于网络的不可靠，可能出现数据的丢失和重复。三向握手方法建立连接可解决这个问题。在通信设备可以向对方发送数据之前，开始通信的设备必须首先决定交换数据的对方是否存在，同时必须找到一条经过网络的路径，数据才能沿着这条路经传送。这个步骤称为连接建立。连接建立需要三个动作，称为三向握手： 1. 请求连接方发送连接请求包到预期的接收方。 2. 接收方回送一个确认包给请求方。 3. 请求方回送一个包给接收方，对确认包进行认可。三次握手方法建立连接 2连接终止 当数据传送