上海交大823计算机通信网课件(薛质老师)8-传输层

发送在前 首部
数据
数据 IP 数据报
在计算检验和时，临时把“伪首部”和 UDP 用户数据 报连接在一起。伪首部仅仅是为了计算检验和。
字节
4 源 IP 地址
4 目的 IP 地址
11 2 0 17 UDP长度
字节
12
2
2
2
伪首部 源端口 目的端口 长 度
2 检验和
UDP 用户数据报 首 部
发送在前 首部
接收方从 IP 层收到 TCP 报文段后，先把它暂 存在接收缓存中，然后让接收方的应用进程从 接收缓存中将数据块逐个读取。
一对一的通信
由于运输层的通信是面向连接的，因此 TCP 每一条连接上的通信只能是一对一 的，而不可能是一对多、多对一或多对 多的。
运输层 A 发送报文段 1
发送报文段 2
其数据通过端口向下交付给运输层，以及让运输 层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交 付给应用层相应的进程。 从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的进程。
端口在进程之间的通信中所起的作用
发送方
应用进程
应 用 层
端口
运
输
TCP 复用
UDP 复用
层
TCP 报文段
UDP 用户数据报
网
络
IP 复用
层
接收方
TCP 报文段是在运输层抽象的端到端逻辑信道 中传送，这种信道是可靠的全双工信道。但这 样的信道却不知道究竟经过了哪些路由器，而 这些路由器也根本不知道上面的运输层是否建 立了 TCP 连接。
8.1.3 运输层的端口
端口就是运输层服务访问点 TSAP。 端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将
应用进程
端口
TCP 分用

❖ 第一次测量到 RTT 样本时，RTTS 值就取为所测量到的 RTT 样本值。以后每测量到一个新的 RTT 样本，就按下式 重新计算一次 RTTS：
新的 RTTS (1 ) (旧的 RTTS) (新的 RTT 样本) (5-4)
❖ 式中，0 1。若 很接近于零，表示 RTT 值更新较慢。 若选择 接近于 1，则表示 RTT 值更新较快。
❖ TCP 要求接收方必须有累积确认的功能，这样可以减 小传输开销。
❖ 习题5-30 设TCP使用的最大窗口为64KB。而传输信道的 带宽可认为是不受限制的。若报文段的平均时延为20ms， 问所能得到的最大的吞吐量是多少？
❖ 答：可见在报文段平均往返时延20ms内，发送方最多能 发送64×1024×8比特，所以最大的吞吐量为 =64×1024×8÷（20×10-3） =26214400bit/s=26.21Mbit/s
计算机网第络（5 章第 5运版输）层
第 5 章 本讲主要内容
5.6 TCP 可靠传输的实现 5.6.1 以字节为单位的滑动窗口 5.6.2 超时重传时间的选择
5.7 TCP 的流量控制
B 的接收窗口
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
❖ RTTS 1=0.9*30ms+0.1*26ms=29.6ms ❖ RTTS 2=0.9*29.6ms+0.1*32ms=29.84ms ❖ RTTS 2=0.9*29.84ms+0.1*24ms=29.256ms
第 5 章 本讲主要内容
5.6 TCP 可靠传输的实现 5.6.1 以字节为单位的滑动窗口 5.6.2 超时重传时间的选择

进程服务器为其他服务器提供代理同时监听一组端口等待外来的连接当用户请求的tsap无专门服务器等待时则指向一个进程无服务器进程服务器请求对应的服务器然后新服务器执行用户的请求2008spleng2008spleng1515患者往往在进食后不久突然发生呕吐一般无明显恶心呕吐不费力呕吐量不多且不影响食欲和食量常边呕边进食因此多数无明显营养障碍
限制分组的生命周期

限制子网规模

防止分组进入回路 丢弃站段计数器值超过某个特定值的分组 丢弃超过预定时间的旧分组－要求时钟同步

在每个分组内设置一个站段计数器


为每个分组加上时间戳

20
2008 SPLENG
限制延迟的重复分组

实际应用中，需要确定

分组已无效 对该分组的确认也已无效 基本思想： 确保在同一时刻永远 不会出现两个序号相 同的TPDU。


消除的方法

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
2008 SPLENG
29
6.2.4 流量控制和缓冲策略
30
2008 SPLENG
6.2.4 流量控制和缓冲策略

与数据链路层的比较

相似：滑动窗口等机制，实现收发速率匹配 不同：缓冲策略（主机可以有多个连接）、子网容量 发送方缓存：网络服务不可靠、低速突发信息 接收方缓存：网络服务可靠、高速平稳的信息


例：地址 = <星系><恒星><行星><国家><网络> <主机><端口> Internet ：（IP地址，本地端口） 名字服务器 广播查询

发送应用程序
TCP
发送缓存 发送窗口
已发送
最后被确认 的字节
最后发送 的字节
序号增大
数据通信与计算机网络
接收缓存
接收应用程序
TCP
下一个读取 的字节
已收到
接收缓存 接收窗口
下一个期望收到的 字节（确认号）
序号增大
数据通信与计算机网络
发送缓存与接收缓存的作用
? 发送缓存用来暂时存放：
? 发送应用程序传送给发送方 TCP 准备发送的数据； ? TCP 已发送出但尚未收到确认的数据。
? 重传机制是 TCP 中最重要和最复杂的问题之一。
数据通信与计算机网络
往返时延的方差很大
? 由于 TCP 的下层是一个互联网环境，IP 数据报所选择的路由变化很 大。因而运输层的往返时间的方差也很大。
往返时间的 概率分布
数据链路层
T1
T2
时间
数据通信与计算机网络
加权平均往返时间
? TCP 保留了 RTT 的一个加权平均往返时间 RTT S（这又称 为平滑的往返时间）。
A 的发送窗口
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
收到 确认
已发送但未收到确认 允许发送但尚未发送
PA1
PA2
不允许发送 PA3
A 的发送窗口内的序号都已用完， 但还没有再收到确认，必须停止发送。
计算机网第络（5 第章 5运版输）层
NetWork
第 5 章 本讲主要内容
5.6 TCP 可靠传输的实现 5.6.1 以字节为单位的滑动窗口 5.6.2 超时重传时间的选择

计算机网络
Computer Network
2019年8月22日
课程目录
第1章 概述 第2章 物理层与数据通信基础 第3章 数据链路层 第4章 局域网 第5章 网络层 第6章 网络互联技术 第7章 传输层 第8章 应用层 第9章 网络管理与信息安全 第10章 网络新技术专题
计算机网络--刘桂江
2/87
计算机网络--刘桂江
21/87
比特 0
8
16
24
31
源端口
序号
目的端口
TCP 首部
数据 偏移
确认序号
保留
U AP RSF R CS SY I G KH T NN
检验和
窗口大小 紧急指针
附 加 选 项 （长 度 可 变）
填充
20 字节
固定
首部
保留字段——占 6 bit，保留为今后使用，但目前都置为 0。
填充
同步SYN ——建立连接标志。建立连接过程中，在客户端发出请 求建立连接的报文段中：SYN=1，ACK=0；在服务器端表示接收建 立连接的报文段中：SYN=1，ACK=1；所以可用SYN来区分与建立连 接有关的报文段，而用ACK进一步区分是连接请求还是连接接收。
计算机网络--刘桂江
27/87
比特 0
计算机网络--刘桂江
24/87
比特 0
8
16
24
31
源端口
序号
目的端口
TCP 首部
数据 偏移
确认序号
保留
U AP RSF R CS SY I G KH T NN
检验和
窗口大小 紧急指针
附 加 选 项 （长 度 可 变）
填充
20 字节

计算机课件第五章运输层
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
• 当运输层采用面E向va连lu接ati的onTConPl协y.议时，尽管下面的 eated网with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
络是C不op可y靠rig的ht（2只00提4供-2尽01最1大A努sp力o服se务P）ty，L但td这. 种逻辑
据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。
• TCP报文段是在运输层抽象的端到端逻辑信道中传送，这种信
道是可靠的全双工信道。但这样的信道却不知道究竟经过了哪
些路由器，而这些路由器也根本不知道上面的运输层是否建立
了TCP连接。
Computer Network
10
第五章 传输层协议
三、套接字和端口 1、端口的作用
通信的终点是应用进程，把端口想象是通信的终点。 应用层各种进程是通过相应的端口与传输实体进行交 互。没有端口就无法分开应用层的不同进程。
Computer Network
11
第五章 传输层协议
应
应用进程
用
层
端口
端口
应用进程
应用进程
端口Eval端u口ation端口only. 端口
应用进程
端口
端口
eate传d with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0

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
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。
传输层的流量控制
A
B
(1) REQ buf.8
(3) Seq0,m0 (4) Seq1,m1 (5) Seq2,m2
(7) Seq3,m3 (8) Seq4,m4 (9) Seq2,m2
丢失
(13) Seq5,m5 (14) Seq6,m6
丢失
(2) ACK1 buf.4
(6) ACK2 buf.3
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
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。

CPU速度比网络的速度更重要 减少分组数以便减少软件开销 使环境切换次数减少 尽量避免出现拥塞 避免使用过多的超时机构
第5章 传输层及其高层 23

简化协议设计
计算机网络
用户 其他通信 用户
AU
用户
UA M TA
M TA M TA M TS MS UA 用户
用户
UA
PD A U
用户
物理投递
用户
计算机网络
第5章 传输层及其高层
20
5.5 网络计算模式和网络性能

网络计算模式和网络性能
计算机网络
第5章 传输层及其高层
21
5.5.1 网络计算模式



主机/终端模式 服务器 客户机 客户机/服务器模式 客户机 C/S模式是两层结构 C/S模式结构简单，它充分利用了客户机的处理能力，降低了 Web浏览 请 对服务器的要求 器 求 数 据 应用 请求 响 Web浏览 (Web) 服 务 响应 应 请求 器 浏览器/服务器模式 服务器 响应 Web浏览 B/S模式属于3层结构 器 简化了客户端 、它简化了系统的开发和维护 、它使用户的 操作变得更简单 、系统的扩展性大大增强 网格计算模式
0 原始类型 1 组合类型
计算机网络
第5章 传输层及其高层
17
5.4 应用层

应用层又被划分成几个子层和元素：

公共应用服务元素

联系控制服务元素 可靠传输服务元素 远程操作服务元素 文件传送、访问和管理 报文处理系统

特殊应用服务元素

计算机网络
第5章 传输层及其高层
18
5.4.1 文件传送、访问和管理

交网换络式A 集线器/接交口换A机系统：A 转换 系统（B连接接口B服务、无网连络结B服务）
路由器结构
第八章 网络互连与网间通信
8.3 互联网技术
The School of Electronic Information Wuhan University
8.3.1 网络组成结构及IP服务
8.3.2 IP地址
8.2.3中互网继联器原络：理层：增互（加连参信见号书/比中特）传递距Ø离不。同的流量调节手段。
共互网享联桥式原：集理实线：现器（M：参AC见以帧书帧格中为式）单的位转增换加Ø和不信传同号输的/转比差发特错。传恢递复距方离法。。
路由Ø器透/明网网络桥层（网查关表：；广播；Ø记不录同）的。状态报告途径。 Ø源路由网桥（广播发现；Ø选不择同；的填路写由帧选头择）技。术。 网络 协议 协议 协Ø议不同网络的服务模式。
Wuhan University ICMP请求/应答报文：
拓扑关系，进而得到AS路径向量，
选定合适的路由。 拓扑驱动：依靠路由协议控制信息流驱动标记分配，建立交换路径。
KEEPALIVE 保持对等体对端可达的心跳机制。
NOTIFICATI 通告出错信息（消息头错误、OPEN
ON
错误、UPDATE错误）。
第八章 网络互连与网间通信 边界路由协议BGP
The School of Electronic Information Wuhan University
路径向量和路径属性：
名 称 功能有限，速度快。
仅支持个别路由协议（RIP、OSPF）；
功
能
接口A 系统A 转换 系统B 接口B
OPEN 开放式最短路径优先OSPF
一个3000字节的UDP报文在以太网传输的分片：