网络传输服务实用培训教程课件

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16.1 传输服务的地位和作用第六章 网络传输服务16.1 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26.1 传输服务的地位和作用1）什么是传输服务21）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31）什么是传输服务为应用进程提供端到端的服务应用进程应用进程什么是传输实体TransportEntity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提供端到端的TPDU（传输协议数据单元）传输服务4什么是传输实体TransportEntity4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5软件硬件主机 总线CPU内存外设硬盘网卡打印软盘终端点到点的传输(Point-to-Point)AEndCEndBEndR1R2R3A-to-R1R3-to-R1R1-to-R2R2-to-BR1-to-R2R3-to-R2C-to-R3R1-to-A6点到点的传输(Point-to-Point)ACBR1R2端到端的传输(End-to-End)R1R3R2AEndA-to-BC-to-ACEndBEnd7端到端的传输(End-to-End)R1R3R2AA-toFramePacketTPDUTPDU传输协议数据单元TPDUDataDataDataPacketTPDUData传输层的数据封装8FramePacketTPDUTPDU传输协议数据单元TPD2）传输层的地位传输层Transport传输层TransportOSI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92）传输层的地位传输层传输层OSI上三层OSI上三层OSI下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提供的服务质量103）传输层的必要性网络层的分组传输是不可靠的10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AB11连接建立的延迟传输层服务质量的典型参数请求确认主机A主机B数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124）传输层的功能端到端的连接管理12一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ConnectTPDUreceivedTPDUreceivedDisconnectTPDUreceivedDisconnectTPDUreceived13一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14L2L4与L2的比较功能相似L4通信子网主机146.2 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156.2 传输协议的基本要素1）标识端点（传输用户）151）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NSAPTSAP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）161）标识端点需要实现传输用户的全网唯一标识应用进程网络层传输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172）建立连接传输连接的概念17传输连接的概念概念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18传输连接的概念概念18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19识别接收方端点TSAP连接的发起方如何确定对方的TSAP?1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n1.请求连接进程13.进程1的TSAP2.装载进程1分配TSAP客户机服务器固定/公开初始连接协议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n1.请求名字（目录）服务器用户进程服务器进程1名字服务器服务器进程n1.请求连接进程13.进程1的TSAP2.目录查询获知TSAP客户机服务器固定/公开21名字（目录）服务器用户进程服务器进程1名字服务器服务器进程nconfirm建立连接面临的问题requestconfirmindicationresponse超时requestre-requestindicationindicationresponseresponseconfirm正常连接重复连接22confirm建立连接面临的问题requestconfirm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23重复连接的解决办法非重复TSAP23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）24非重复TSAP方法24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25过时连接表方法25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26分组的TTL机制方法26三次握手建立连接Three-wayhandshaking

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并存27三次握手建立连接Three-wayhandshaking2三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！28三次握手建立连接过程连接请求接受连接，回送确认主机A主机B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！29重复连接请求CR重复连接请求接受连接，回送确认ACC(se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ACK=y，实际ACK=z，重复！x是重复连接请求，放弃连接！30重复CR与重复ACK重复接受连接，回送确认ACC(seq=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313）释放连接非对称释放31Two-armyProblem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232Two-armyProblem通信兵穿越白军防地，不可靠通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33三次握手释放连接正常释放连接33三次握手正常释放连接发送释放请求DR启动计时器发送释放请求DR启动计时器主机A主机B释放连接回送确认ACK释放连接34三次握手正常释放连接发送释放请求DR启动计时器发送释放请求D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36应答TPDU丢失（超时）发送释放请求DR启动计时器主机A主机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（超时）释放连接（N个超时）释放连接37应答和后续请求丢失（超时）主机A主机B发送释放请求DR启动计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L2384）流量控制和缓冲策略流量控制（调整收/发速率）38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39传输层的缓存策略和管理缓存方式和策略39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40缓存方式和策略方式40<seq=0,data=m0><seq=1,data=m1><seq=2,data=m2>分配缓冲区发送0发送1发送2接收0接收1丢失AB申请8个缓冲区分配4个缓冲区<ack=15,buf=4>41<seq=0,data=m0>分配缓冲区发送0发送1发送2改变缓冲区<seq=3,data=m3><seq=4,data=m4>发送3发送4接收3接收4AB应答数据0和1分配3个缓冲区<ack=1,buf=3>超时重传2<seq=2,data=m2>接收242改变缓冲区<seq=3,data=m3>发送3发送4接收3阻塞<seq=5,data=m5><seq=6,data=m6>发送5发送6接收5接收6AB应答数据4，缓冲区0<ack=4,buf=0><ack=4,buf=1><ack=4,buf=2>应答数据4，缓冲区1应答数据4，缓冲区243阻塞<seq=5,data=m5>发送5发送6接收5接收6潜在死锁AB应答数据6，缓冲区0<ack=6,buf=0><ack=6,buf=4>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44潜在死锁AB应答数据6，缓冲区0<ack=6,buf=0>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L5L4L3L5L4L3455）多路复用向上多路复用L5L4L3L5L4L3456）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466）崩溃恢复什么是崩溃46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。47崩溃恢复的解决办法崩溃前的状态47lastlastACK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48lastlastACK崩溃前发送主机的状态S048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AWC：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，进行写操崩溃前接收主机状态举例ACWAWCCAWCWAWACWCA50崩溃前接收主机状态举例ACWAWCCAWCWAWACWCA5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51发送主机对最后TPDU的处理重传策略51重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA52重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA不重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA53不重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA在S0状态下重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA54在S0状态下重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWAC在S1状态下重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWACWCA55在S1状态下重传最后的TPDUACWAWCCAWCWAWAC崩溃恢复差错情况56崩溃恢复差错情况56课程总结传输层的地位和作用提供通信服务的最高层（端到端）传输实体/传输协议数据单元TPDU传输协议的基本要素标识端点（NSAP,TSAP,主机地址）建立连接：三次握手释放连接：三次握手滑动窗口流控/动态分配缓冲区多路复用和崩溃恢复57课程总结传输层的地位和作用57思考题传输层的主要功能是什么，与应用层和网络层是什么关系？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？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。崩溃恢复需要解决什么问题？58思考题传输层的主要功能是什么，与应用层和网络层是什么关系？56.1 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596.1 传输服务的地位和作用第六章 网络传输服务16.1 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606.1 传输服务的地位和作用1）什么是传输服务21）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611）什么是传输服务为应用进程提供端到端的服务应用进程应用进程什么是传输实体TransportEntity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提供端到端的TPDU（传输协议数据单元）传输服务62什么是传输实体TransportEntity4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63软件硬件主机 总线CPU内存外设硬盘网卡打印软盘终端点到点的传输(Point-to-Point)AEndCEndBEndR1R2R3A-to-R1R3-to-R1R1-to-R2R2-to-BR1-to-R2R3-to-R2C-to-R3R1-to-A64点到点的传输(Point-to-Point)ACBR1R2端到端的传输(End-to-End)R1R3R2AEndA-to-BC-to-ACEndBEnd65端到端的传输(End-to-End)R1R3R2AA-toFramePacketTPDUTPDU传输协议数据单元TPDUDataDataDataPacketTPDUData传输层的数据封装66FramePacketTPDUTPDU传输协议数据单元TPD2）传输层的地位传输层Transport传输层TransportOSI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672）传输层的地位传输层传输层OSI上三层OSI上三层OSI下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提供的服务质量683）传输层的必要性网络层的分组传输是不可靠的10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AB69连接建立的延迟传输层服务质量的典型参数请求确认主机A主机B数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704）传输层的功能端到端的连接管理12一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ConnectTPDUreceivedTPDUreceivedDisconnectTPDUreceivedDisconnectTPDUreceived71一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72L2L4与L2的比较功能相似L4通信子网主机146.2 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736.2 传输协议的基本要素1）标识端点（传输用户）151）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NSAPTSAP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）741）标识端点需要实现传输用户的全网唯一标识应用进程网络层传输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752）建立连接传输连接的概念17传输连接的概念概念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76传输连接的概念概念18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77识别接收方端点TSAP连接的发起方如何确定对方的TSAP?1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n1.请求连接进程13.进程1的TSAP2.装载进程1分配TSAP客户机服务器固定/公开初始连接协议78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n1.请求名字（目录）服务器用户进程服务器进程1名字服务器服务器进程n1.请求连接进程13.进程1的TSAP2.目录查询获知TSAP客户机服务器固定/公开79名字（目录）服务器用户进程服务器进程1名字服务器服务器进程nconfirm建立连接面临的问题requestconfirmindicationresponse超时requestre-requestindicationindicationresponseresponseconfirm正常连接重复连接80confirm建立连接面临的问题requestconfirm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81重复连接的解决办法非重复TSAP23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）82非重复TSAP方法24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83过时连接表方法25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84分组的TTL机制方法26三次握手建立连接Three-wayhandshaking

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并存85三次握手建立连接Three-wayhandshaking2三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！86三次握手建立连接过程连接请求接受连接，回送确认主机A主机B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！87重复连接请求CR重复连接请求接受连接，回送确认ACC(se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ACK=y，实际ACK=z，重复！x是重复连接请求，放弃连接！88重复CR与重复ACK重复接受连接，回送确认ACC(seq=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893）释放连接非对称释放31Two-armyProblem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290Two-armyProblem通信兵穿越白军防地，不可靠通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91三次握手释放连接正常释放连接33三次握手正常释放连接发送释放请求DR启动计时器发送释放请求DR启动计时器主机A主机B释放连接回送确认ACK释放连接92三次握手正常释放连接发送释放请求DR启动计时器发送释放请求D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93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94应答TPDU丢失（超时）发送释放请求DR启动计时器主机A主机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（超时）释放连接（N个超时）释放连接95应答和后续请求丢失（超时）主机A主机B发送释放请求DR启动计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L2964）流量控制和缓冲策略流量控制（调整收/发速率）38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97传输层的缓存策略和管理缓存方式和策略39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98缓存方式和策略方式40<seq=0,data=m0><seq=1,data=m1><seq=2,data=m2>分配缓冲区发送0发送1发送2接收0接收1丢失AB申请8个缓冲区分配4个缓冲区<ack=15,buf=4>99<seq=0,data=m0>分配缓冲区发送0发送1发送2改变缓冲区<seq=3,data=m3><seq=4,data=m4>发送3发送4接收3接收4AB应答数据0和1分配3个缓冲区<ack=1,buf=3>超时重传2<seq=2,data=m2>接收2100改变缓冲区<seq=3,data=m3>发送3发送4接收3阻塞<seq=5,data=m5><seq=6,data=m6>发送5发送6接收5接收6AB应答数据4，缓冲区0<ack=4,buf=0><ack=4,buf=1><ack=4,buf=2>应答数据4，缓冲区1应答数据4，缓冲区2101阻塞<seq=5,data=m5>发送5发送6接收5接收6潜在死锁AB应答数据6，缓冲区0<ack=6,buf=0><ack=6,buf=4>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102潜在死锁AB应答数据6，缓冲区0<ack=6,buf=0>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L5L4L3L5L4L31035）多路复用向上多路复用L5L4L3L5L4L3456）崩溃恢复什么是崩溃主机或路由器不能正常