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传输层学习目标了解：进程相互作用的Client/Server模型掌握：网络环境进程通信端口概念掌握：传输层的基本功能与服务掌握：用户数据报协议UDP掌握：传输控制协议TCP传输层教学内容传输层概述用户数据报协议UDP传输控制协议TCP传输层的目标是向应用层应用程序进程之间的通信提供有效、可靠、保证质量的服务;传输层在网络分层结构中起着承上启下的作用，通过执行传输层协议，屏蔽通信子网在技术、设计上的差异和服务质量的不足，向高层提供一个标准的、完善的通信服务;从通信和信息处理的角度看，应用层是面向信息处理的，而传输层是为应用层提供通信服务的。可靠是指传输层要处理并隔离低层的错误，透明是指高层用户不涉及端对端间通信的任何细节。传输层概述传输层端-端通信协议数据链路层网络层物理层传输层应用层数据链路层网络层物理层网络层协议数据链路层网络层物理层传输层应用层通信子网主机A主机B数据链路层协议物理层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议传输层概述当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核心部分的功能进行端到端的通信时，只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。传输层概述传输协议数据单元传输层之间传输的报文叫做传输协议数据单元（TransportProtocolDataUnit，TPDU）TPDU有效载荷是应用层的数据。TPDU头部TPDU有效载荷分组头部帧头部分组有效载荷帧有效载荷传输层概述传输层地址的作用运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信54321运输层提供应用进程间的逻辑通信主机A主机B应用进程应用进程路由器1路由器2AP1LAN2WANAP2AP3AP4IP层LAN1AP1AP2AP4端口端口54321IP协议的作用范围运输层协议TCP和UDP的作用范围AP3运输层协议和网络层协议的主要区别应用进程…应用进程…IP协议的作用范围（提供主机之间的逻辑通信）TCP和UDP协议的作用范围（提供进程之间的逻辑通信）因特网传输层概述1、传输层功能建立、维护、拆除端到端的连接端到端连接有的很简单，有的非常复杂传输层实体的结合叫TC传输连接和网络层连接的区别柔性平台传输层适应低层变化，低层复杂，传输层弱，低层简单，传输层强流量控制显式：网络层流控解决不了，传输层流控解决隐式：低层服务质量好，依靠网络层传输层概述连接处理低层优，多个TC复用一个LC，复用/解复用低层次，一个TC分解到多个LC上，分流/合流数据处理低层强，数据拼接/分割低层弱，数据分段/合段支持正常、快速数据流故障检测与恢复传输层概述差错控制差错控制层次：DL：CRC、反馈、超时重发、编号N：没有T：一定要，没有发现的差错，涌在端口机上需在T层一网打尽。两类数据错残留错：低层发生，没有查出的错误。TL数据包丢失TR数据重复TE差错分组可通知错：N层检出，但克服不了，通知T层，如流控失效，N通知T层。传输层概述2、传输层服务和协议无连接服务——用户数据报协议UDP服务特点UDP用户数据报与IP数据报的差别面向连接的服务——传输控制协议TCP服务特点TCP连接与网络层连接服务（X.25）的差别面向的含义TCP协议与其他协议的层次关系...传输层网络层SMTPFTPHTTPDNSSNMP应用层TCPUDPIP...传输层概述15运输服务和协议在运行不同主机上应用进程之间提供逻辑通信运输协议运行在端系统中发送方：将应用报文划分为段，传向网络层接收方：将段重新装配为报文，传向应用层应用可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传输层概述服务质量服务质量在通信之前由通信双方通过磋商确定具体量化的质量参数。主要有：连接建立延迟/连接释放延迟连接建立/释放失败概率传输时延吞吐率残留误码率传输失败概率连接建立延迟从传输服务用户要求建立连接到收到连接确认之间所经历的时间；它包括了远端传输实体的处理延迟；连接建立延迟越短，服务质量越好。连接建立失败的概率在最大连接建立延迟时间内，连接未能建立的可能性；由于网络拥塞，缺少缓冲区或其他原因造成的失败。传输层概述吞吐率吞吐率是在某个时间间隔内测得的每秒钟传输的用户数据的字节数；每个传输方向分别用各自的吞吐率来衡量。传输延迟传输延迟是指从源主机传输用户发送报文开始到目的主机传输用户接收到报文为止的时间；每个方向的传输延迟是不同的。传输层概述残余误码率残余误码率用于测量丢失或乱序的报文数占整个发送的报文数的百分比；理论上残余误码率应为零，实际上它可能是一较小的值。安全保护安全保护为传输用户提供了传输层的保护，以防止未经授权的第三方读取或修改数据。传输层概述优先级为传输用户提供用以表明哪些连接更为重要的方法；当发生拥塞事件时，确保高优先级的连接先获得服务。恢复功能当出现内部问题或拥塞情况下，传输层本身自发终止连接的可能性。传输层概述关于传输层服务质量参数的使用：服务质量参数是传输用户在请求建立连接时设定的，表明希望值和最小可接受的值；传输层通过检查服务质量参数可以立即发现其中某些值是无法达到的，传输层可以不去与目的主机连接，而直接通知传输用户连接请求失败与失败的原因；有些情况下，传输层发现不能达到用户希望的质量参数，但可以达到稍微低一些的要求，然后再请求建立连接；并非所有的传输连接都需要提供所有的参数,大多数仅仅是要求残余误码，而其他参数则是为了完善服务质量而设置的。传输层概述3、网络环境中分布式进程通信的基本概念主机通信实际上是两个主机中的应用进程互相通信。用户共享网络资源及网络所提供的服务功能通过网络环境中的分布式进程通信实现通信子网应用程序进程应用程序进程网络层协议作用范围传输层协议作用范围传输层概述单机系统中的进程通信方法进程和进程通信是操作系统中的一个最基本的概念；程序是静态的，表示程序设计者要求计算机完成功能应采取的操作顺序。进程是动态的，是程序的执行过程或者说是运行着的程序。具有并发性，是分配计算机资源的基本单位。统一由一个调度程序控制和管理。进程执行过程中有就绪、运行、阻塞等状态。这些状态随着进程的执行与外部条件的变化而发生转换。进程状态反映出进程执行过程的变化。在一台计算机中，不同的进程用进程号或进程标识（processID）惟一地标识出来。传输层概述由于进程并发执行和共享资源的要求，进程运行中相互存在互斥和同步的关系从进程的观点看，操作系统的核心则是控制和协调这些进程的运行，解决进程之间的通信。目前的进程通信机制包括消息、缓冲区、管道和信号量等机制。传输层概述网络环境进程通信特点网络中主机的高度自治性；不是在同一个主机系统之中，没有一个统一的高层进行控制与管理；一台主机对其他主机的以下信息一概无从知道•活动状态•位于其他主机系统中的各个进程状态•这些进程什么时间参与网络活动•希望与网络中哪一台主机的什么进程通信传输层概述网络环境中的分布式进程通信必须解决三个主要问题：进程命名与寻址方法多重协议的识别进程间相互作用的模式传输层概述网络环境中进程标识在一台计算机中，不同的进程用进程号或进程标识（processID）惟一地标识出来。网络环境中进程地址也叫做端口号（portnumber）。是TCP及UDP协议与应用程序连接的访问点，端口号在主机中是惟一的，可作为网络环境中进程标识。网络环境中完整的进程标识应该是：•本地主机地址-本地进程标识•远程主机地址-远程进程标识传输层概述多重协议的识别TCP/IP的传输层就有TCP协议和UDP协议；网络环境中一个进程的全网惟一的标识需要一个三元组来表示：协议，本地地址，本地端口号。网络环境中一个完整的进程通信标识需要一个五元组来表示：协议本地地址本地端口号远地地址远地端口号TCP121.5.21.215432TCP121.5.21.215432协议类型IP地址端口号传输层概述进程间相互作用模式：Client/Server模型网络环境中进程通信要解决的进程间相互作用的模式在TCP/IP协议体系中，进程间的相互作用采用客户/服务器(Client/Server)模型客户与服务器分别表示相互通信的两个应用程序的进程客户向服务器发出服务请求，服务器响应客户的请求，提供客户机所需要的网络服务。传输层概述客户—一次进程通信中发起的一方；服务器—接受进程通信的请求，提供服务的一方；每一次通信由客户进程随机启动；服务器进程处于等待状态，及时响应客户服务请求。传输层概述为什么要采用客户机/服务器模型?网络资源分布的不均匀性表现在硬件、软件和数据等三个方面网络资源分布的不均匀性是客观存在的，同时也是网络应用系统设计者的设计思想的体现“资源共享”就是因为网络不同结点之间在硬件配置、计算能力、存储能力，以及数据分布等方面存在着差距与不均匀性能力强、资源丰富的充当服务器，能力弱或需要某种资源的成为客户传输层概述网络环境中进程通信的异步性分布在不同主机系统中的进程什么时间发出通信请求，希望和哪一台主机的哪一个进程通信，以及对方进程是否能接受通信请求是不确定的。网络分布式进程之间不存在一个高层的调度与协调。必须要建立一个体制，为准备通信的进程之间建立起连接，在进程交换数据的过程中维护连接，为数据交换提供同步。传输层概述进程通信中Client/Server模型实现方法客户机/服务器模型的工作实质是“请求驱动”；在网络环境中，客户进程发出请求完全随机。在同一个时刻，可能有多个客户进程向一个服务器发出服务请求；为了实现服务器的功能，在服务器的设计中要解决服务器的：并发请求处理能力并发服务器的进程标识服务器安全传输层概述解决服务器处理并发请求的基本方案：设计一个并发服务器采用重复服务器的方法重复服务器（interativeserver）通过设置一个请求队列来存储客户机的服务请求；服务器采用先来先服务的原则来顺序处理客户机的服务请求。传输层概述并发服务器（concurrentserver）并发服务器的核心是使用一个守护程序（daemon）；守护程序在系统启动的时候随之启动，在没有客户的服务请求到达时，并发服务器处于等待状态;一旦客户机的服务请求到达，服务器根据客户的服务请求的进程号，去激活相应的子进程，而服务器回到等待状态；并发服务器叫做主服务器（master），把子服务器叫做从服务器（slave）；主服务器必须拥有一个全网公认的进程地址；网络中的客户进程可以根据服务器进程的公认地址，向服务器提出服务请求。传输层概述客户与并发服务器建立传输连接的过程传输层概述比较并发服务器：并发服务器可以处理多个客户的服务请求；从服务器不依赖主服务器而独立处理客户服务请求；不同的从服务器可以分别处理不同的客户的服务请求；系统的实时性好。重复服务器：处理客户的服务请求的数量受到请求队列长度的限制，但可以有效地控制请求处理的时间并发服务器适应于面向连接的服务类型；重复服务器适应于无连接的服务类型。传输层概述传输层概述4、TCP/IP的端口概念端口，16位地址，标识进行通信的进程，是运输层的服务访问点。插口，T层连接的端点：用IP地址+端口表示。插口的任意部分变化表示不同的连接。端口分类熟知端口：TCP/IP体系公布，标识一些常用的应用层服务如TELNET23、FTP21、SMTP25、HTTP80、DNS53等。（0-1023）注册端口：登记、固定服务使用动态端口：连接时随机产生传输层教学内容传输层概述用户数据报协议UDP传输控制协议TCP1.UDP协议的主要特点UDP是一种无连接的、不可靠的传输层协议；在完成进程到进程的通信中提供了有限的差错检验功能；设计比较简单的UD