第 8 章 传输层课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机系,胡金初,计 算 机 网 络,计 算 机 网 络,8,计算机系 胡金初计 算 机 网,第 8 章 传输层,8.1 传输层的功能,8.2 传输层的协议,8.3 因特网上的协议,8.4 计算机网络的性能,第 8 章 传输层,8.1 传输层的功能,8.1.1 为高层协议提供服务,8.1.2 服务质量（QoS）,8.1.3 传输服务原语,8.1 传输层的功能,8.1 传输层的功能,8.1.1 为高层协议提供服务,传输层的功能简单说就是,在不可靠的通信子网上实现可靠的数据传输,。,传输服务有两种：,面向连接,的传输,无连接,的传输服务,8.1 传输层的功能 8.1.1 为高层协议提供服务,8.1 传输层的功能,8.1.2 服务质量（QoS）,传输层服务质量的参数,连接建立延迟,连接建立失败的概率,吞吐率,传输延迟,残余误码率,(安全)保护,优先级,恢复功能,表 传输层服务质量的参数,8.1 传输层的功能 8.1.2 服务质量（QoS）连接,8.1 传输层的功能,选项协商,(Option Negotiation),8.1 传输层的功能选项协商(Option Negoti,8.1 传输层的功能,8.1.3 传输服务原语,传输服务与网络服务间的区别：,网络服务倾向于将实际网络提供的服务模型化,网络层服务和传输层服务的服务对象是不同的,原语,含义,LISTEN,阻塞，直到某个过程试图连接,CONNECT,建立一个连接,SEND,发送信息,RECEIVE,阻塞，直到数据TPDU到达,DISCONNECTE,该方希望释放连接,表 简单传输服务的原语,8.1 传输层的功能 8.1.3 传输服务原语原语含义,8.1 传输层的功能,TPDU,（Transport Protocol Data Unit）,即传输协议数据单元，指从传输层发往另一传输层的报文。,8.1 传输层的功能TPDU（Transport Prot,8.1 传输层的功能,原语,含义,SOCKET,创建一个新的通信端点,BIND,往套接字中附加本地地址,LISTEN,宣布愿意接受连接，给出队列大小,ACCEPT,阻塞呼叫者，直到连接尝试到达,CONNECTE,尝试建立连接,SEND,通过连接发送一些数据,RECEIVE,通过连接接收一些数据,CLOSE,释放连接,表 用于 TCP 中的套接字原语,8.1 传输层的功能原语含义SOCKET创建一个新的通信端,8.2 传输层的协议,8.2.1 寻址,8.2.2 连接建立,8.2.3 连接释放,8.2.4 流量控制,8.2.5 多路复用,8.2.6 崩溃恢复,8.2 传输层的协议,8.2 传输层的协议,8.2.1 寻址,8.2 传输层的协议 8.2.1 寻址,8.2 传输层的协议,初始连接协议 UNIX 主机用于因特网的一种简化形式,图 主机1 的用户进程如何与主机2 的定时服务器建立间接,8.2 传输层的协议初始连接协议 UNIX 主机用于因,8.2 传输层的协议,图 主机1 的用户进程如何与主机2 的定时服务器建立间接,8.2 传输层的协议图 主机1 的用户进程如何与主机2,8.2 传输层的协议,8.2.2 连接建立,建立连接的过程是：发送传输实体发出传输连接请求的 TPDU，接受传输实体收到此 TPDU 后，发出确认连接请求的 TPDU。发送传输实体收到确认后传输连接就建立完毕，即,两次握手,。,TPDU,含义,CR,传输连接请求，要求与对应的传输实体建立连接,CC,确认，对CR TPDU的确认,DR,释放连接，要求释放与对应的传输实体间的连接,DC,确认，对DR TPDU的确认,DATA,数据，要传输的数据,ACK,确认，对数据TPDU的确认,REJECT,拒绝，拒绝接收数据TPDU,表 传输协议的 TPDU,8.2 传输层的协议 8.2.2 连接建立TPDU含义,8.2 传输层的协议,8.2 传输层的协议,8.2 传输层的协议,三次握手建立连接,8.2 传输层的协议 三次握手建立连接,8.2 传输层的协议,三次握手建立连接（接上）,图 三次握手建立连接实例,8.2 传输层的协议 三次握手建立连接（接上）图 三次,8.2 传输层的协议,8.2.3 连接释放,释放连接的方式：,非对称的 传输用户中任一方执行 DISCONNECT 原语即释放连接。,对称的 只有当连接双方都执行 DISCONNECT 原语后才释放连接。,8.2 传输层的协议 8.2.3 连接释放,8.2 传输层的协议,图 连接释放的四种情况,8.2 传输层的协议图 连接释放的四种情况,8.2 传输层的协议,8.2.4 流量控制,8.2 传输层的协议 8.2.4 流量控制,8.2 传输层的协议,动态缓冲区管理,实际上是一个可变大小的窗口。最初，发送方根据自己的需要申请一定数量的缓冲区。然后接收方尽可能的满足发送方的要求。发送方每发送一个TPDU，必须减少其缓冲区的数目，当减到0时，就停止发送数据。接收方则是从相反方向的数据传送中分别将确认和新的缓冲区数目捎带回去。,8.2 传输层的协议 动态缓冲区管理 实际上是一,8.2 传输层的协议,8.2.5 多路复用,向上多路复用,向下多路复用,8.2 传输层的协议 8.2.5 多路复用向下多路复用,8.2 传输层的协议,8.2.6 崩溃恢复,崩溃恢复方法,如果网络层提供,数据报,服务，传输实体对丢失的TPDU留有副本，就会知道如何解决恢复问题。,如果网络层提供的是,面向连接,的服务，那么处理虚电路突然中断的方法是建立一条新的虚电路，并重发远端机的传输实体未收到的 TPDU。,8.2 传输层的协议 8.2.6 崩溃恢复,8.2 传输层的协议,8.2 传输层的协议,8.3 因特网上的协议,8.3.1 TCP协议,8.3.2 UDP协议,8.3.3 实时传输协议,8.3 因特网上的协议,8.3 因特网上的协议,8.3.1 TCP协议,传输控制协议（TCP）之目的是在不可靠的网络层上提供可靠的端到端的通信。通过在发送方和接收方分别创建套接字的通信端点来获得 TCP 服务。,每个套接字有一个套接字序号，它包含主机的,IP 地址,以及一个主机本地的 16 位号码，即,端口（,端口是 TSAP 的 TCP 名称,）,。,8.3 因特网上的协议 8.3.1 TCP协议,8.3 因特网上的协议,TCP 数据段格式,8.3 因特网上的协议TCP 数据段格式,8.3 因特网上的协议,伪 TCP 头,(pseudoheader),8.3 因特网上的协议伪 TCP 头(pseudoh,8.3 因特网上的协议,TCP 连接和释放管理,8.3 因特网上的协议TCP 连接和释放管理,8.3 因特网上的协议,8.3 因特网上的协议,8.3 因特网上的协议,TCP 数据传输策略,8.3 因特网上的协议TCP 数据传输策略,8.3 因特网上的协议,TCP 拥塞控制,TCP 通过,动态控制滑动窗口的大小,来解决拥塞现象。,其拥塞控制算法需要三个参数：,接收方窗口,拥塞窗口,临界值,8.3 因特网上的协议TCP 拥塞控制,8.3 因特网上的协议,TCP 定时器管理,TCP 使用了多个计时器来帮助完成传输的工作，其中最重要的一个是,重发定时器,。,TCP 协议中还设置了,持续定时器,，用于防止出现,死锁,。,第三种定时器是“活跃”定时器。,最后一个 TCP 连接的定时器是和断开连接操作中的 TIMED WAIT 状态有关。,8.3 因特网上的协议TCP 定时器管理,8.3 因特网上的协议,8.3.2 UDP 协议,UDP 是在 IP 的基础上增加一个短的报头而得到的。它提供了一种发送封装的原始 IP 数据报的方法，并且发送时无需建立连接。,8.3 因特网上的协议 8.3.2 UDP 协议UDP,8.3 因特网上的协议,8.3.3 实时传输协议,RTP 提供的服务：,数据的时间戳,顺序号,用户数据标识,8.3 因特网上的协议 8.3.3 实时传输协议,8.3 因特网上的协议,RTP 的头部格式,8.3 因特网上的协议RTP 的头部格式,8.4 计算机网络的性能,8.4.1 性能问题,8.4.2 性能的测定,8.4.3 性能的优化,8.4.4 加快 TPDU 处理,8.4 计算机网络的性能,8.4 计算机网络的性能,8.4.1 性能问题,导致性能问题的可能原因：,一些性能问题（如拥塞）可能是由于暂时的资源超载而引起的。,网络性能的下降也可能是由于资源组织的不合理而造成的。,网络性能的下降还可能发生在拥有足够的可用资源的情况下，如果系统缺乏计算机之间的相互协调也会造成的。,参数设置得不恰当，其中包括多长时间设置为超时、发送数据捎带确认方式需要等待的时间和重发多少次定义为失败等等，都会引起网络性能下降。,8.4 计算机网络的性能 8.4.1 性能问题,8.4 计算机网络的性能,8.4.2 性能的测定,测定网络性能时的陷阱：,确保测试样本足够多,确保测试样本具有代表性,使用粗粒度时钟时要小心,确保在进行测试期间不会发生不可预知的事情,缓存机制可能会干扰测量结果,明确测量的目的,8.4 计算机网络的性能 8.4.2 性能的测定,8.4 计算机网络的性能,8.4.3 性能的优化,良好设计网络的一些规则：,CPU 速度比网络的速度更重要,减少分组数以便减少软件的开销,使环境切换次数最少,使复制次数最少,使用更宽的带宽但不会降低延迟,避免拥塞的发生优于拥塞状态的恢复,避免使用过多的超时机制,8.4 计算机网络的性能 8.4.3 性能的优化,8.4 计算机网络的性能,8.4.4 加快 TPDU 处理,正常情况,指计算机处于正常数据传输状态(ESTABLISHED)，两边都不想释放连接，发送的TPDU是规则和完整的，并且接收方有足够大的窗口来存放数据。,加快 TPDU 处理的关键：,在正常情况(单向数据传输)下，快速处理发送和接收数据。,8.4 计算机网络的性能 8.4.4 加快 TPDU,8.4 计算机网络的性能,8.4 计算机网络的性能,8.4 计算机网络的性能,时间轮,8.4 计算机网络的性能时间轮,谢 谢 ！,The end,谢 谢 ！The end,