第四章 传输层协议

3
应用层 面 向 应 用 表示层 会话层 传输层 面 向 通 信 网络层 数据链路层 物理层 传输层在OSI 模型中的地位 4
面 向 主 机 或 资 源 子 网 面 向 通 信 子 网
2、传输层服务
application transport network data link physical
传输层是整个协议层次结构的 核心，它为高层屏蔽任何与 网络有关的操作，传输层是 端到端协议，与使用的网络 无关
网络资源分布的不均匀性
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。
实现运行在不同主机上的进程之间的通信
每个应用进程都至少与一个传输层地址相关联
7
4、 传输层功能概述
传输层是OSI参考模型的第4层，它为上一层提供了端到端（end to end） 的可靠的信息传递。物理层可以使我们在各链路上透明地传输比特 流。数据链路层则增强了物理层所提供的服务，它使得相邻结点所 构成的链路能够传输无差错的帧。网络层又在数据链路层的基础上， 提供路由选择、网络互连的功能。而对于用户进程来说，希望得到 的是端到端的服务（如主机A到主机B的FTP），传输层就是建立应 用间的端到端连接，并且为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务。
第四章 传输层协议
1
一 传输层
1、传输层所处的地位
传输层
主机 A AP1 AP2
主机 B
路由器 1
LAN1 WAN
路由器 2 LAN2
AP3
AP4
IP 协议的作用范围 传输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围
2
传输层是OSI参考模型中非常重要的一层，起到承上启下的不可或缺的 作用，从而被看成整个分层体系的核心。但是，只有资源子网中的 端设备才会具有传输层，通信子网中的设备一般至多只具备OSI下 面3层的功能即通信功能。根据上述原因，通常又将OSI模型中的下 面3层称为面向通信子网的层，而将传输层及以上的各层称为面向 资源子网或主机的层。另一种划分则是将传输层及以下的各层统称 为面向数据通信的层，而将传输层之上的会话层、表示层及应用层 这些不包含任何数据传输功能的层统称为面向应用的层
10
4.1 客户/服务器交互模式（C/S） 1、网络环境中分布式进程通信的基本概 念
¦ Ã Ó Ó Ì ò ³ Ð ø Ì ½ ³ ¦ Ó Ó Ã Ì Ð ³ ò ø ³ ½ Ì
¨Å Ó ø Í Ð ×Í
ø ç ã ­ é ÷Ó ¶ § Í Â ² Ð Ò ×à ·Î « ä ã ­ é ÷Ó ¶ § ´ Ê ² Ð Ò ×à ·Î
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。
33
重复服务器方案
34
重复服务器方案的特点
系统资源要求不高
在处理一个请求时其他请求必须等待
一般用于处理可在预期时间内处理完的请求， 针对于面向无连接的客户—服务器模型
35
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。
29
并发服务器方案
30
并发服务器方案的特点
实时性和灵活性是该方案的最大特点 系统资源要求较高 一般用于处理不可在预期时间内处理完的请求，针对
于面向连接的客户—服务器模型
31
客户与并发服务器建立传输连接的过程

32
重复服务器（interative server）
通过设置一个请求队列来存储客户机的服务请求；
27
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。
28
并发服务器（concurrent server）
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。
15
1.2 网络环境中分布式进程通信的特点
用一句最简单的话去描述计算机网络，那就是： “计算机网络是分布在不同地理位置的多台独立的计 算机系统的集合”。 “独立的计算机系统”意味着连网的每一台计算机的操 作与资源是由自己的操作系统所管理； 用户共享的网络资源及网络所能提供的服务功能最终是 通过网络环境中的分布式进程通信来实现的。
15432
20
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
在LINUX操作系统中:
三元组又叫做半相关half-association 五元组叫做一个相关association
21
1.3 进程间相互作用模式：Client/Server模型
19
3.多重协议的识别
LINUX操作系统的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。
­ é à Í Ð Ò À Ð IPµ Ö Ø · Ë Ú Å ¶ ¿ º
TCP
121.5.21.2
15432
TCP
121.5.21.2
8
传输层是OSI模型中建立在网络层和会话层之间的一个层次，它一般包 括以下基本功能。 ① 连接管理（Connection Management）：定义了允许两个用户像直接 连接一样开始交谈的规则。通常把连接的定义和建立的过程称为握 手（handshake）。传输层要建立、维持和终止一个会话，传输层与 其对等系统建立面向连接的会话。 ② 流量控制（Flow Control）：就是以网络普遍接受的速度发送数据， 从而防止网络拥塞造成数据报的丢失。传输层和数据链路层的流量 控制区别在于：传输层定义了端到端用户之间的流量控制，数据链 路层定义了两个中间的相邻结点的流量控制。
11
网络层及以下的各层实现了网络中主机之间的通信，但是 数据通信不是最终的目的; 计算机网络最本质的活动是分布在不同地理位置的主机之 间的进程通信，以实现各种网络服务功能; 设置传输层的主要目的就是要实现分布式进程通信。
12
1.1 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；
22
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。
23
2.为什么要采用客户机/服务器模型?
9
③ 差错检测（Error Detection）：传输层的差错检测机制会检测到源点 和目的之间的传输完全无错。 ④ 对用户请求的响应（Response to User’s Request）：包括对发送和接 收数据请求的响应，以及特定请求的响应，如用户可能要求高吞吐 率、低延迟或可靠的服务。 ⑤ 建立无连接或面向连接的通信：TCP/IP协议的TCP提供面向连接的 传输层服务，UDP则提供无连接的传输层服务。
17
1）网络环境中分布式进程通信需要解决：
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
18
2）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 （process ID）惟一地标识出来。 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。 进程地址也叫做端口号（port number）。
25
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。
26
1.4 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
network data link physical
network data link physical
network data link physical
network data link physical
network data link physical application transport network data link physical
16
网络环境中的进程通信与单机系统内部的进程通信的主要区别： 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； 网络中一台主机对其他主机的 • 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一概无从知道。