上海交大823计算机通信网课件(薛质老师)8-传输层
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2011-4-8 4
2.传输协议类别 2.传输协议类别
（1）0类协议（TP0）：简单类 类协议（TP0）：简单类 ）： 类协议（TP1）： ）：基本差错修复类 （2）1类协议（TP1）：基本差错修复类 类协议（TP2）： ）：复用类 （3）2类协议（TP2）：复用类 类协议（TP3）： ）：差错修复和复用类 （4）3类协议（TP3）：差错修复和复用类 类协议（TP4）：差错检测和修复、 ）：差错检测和修复 （5）4类协议（TP4）：差错检测和修复、复用
8.2.1 端到端差错控制
标准传输层协议的重点是要防止低层网络在复位、 标准传输层协议的重点是要防止低层网络在复位、 清除、重启动之后不使数据丢失。 清除、重启动之后不使数据丢失。
8.2.2 端到端传输连接管理
传输层连接管理的基本方法是基于“握手” 传输层连接管理的基本方法是基于“握手”规程 和基于定时器的两种方法的组合。 和基于定时器的两种方法的组合。 两种机制的组合能保证某种类型的分组或标识符 在它们存在于系统的最大时间内都是唯一的。 在它们存在于系统的最大时间内都是唯一的。
应用层 面向信息处 理 表示层 会话层 传输层 面向通信 网络层 数据链路层 物理层 网络功能 用户功能
传输层在OSI/RM中的地位 传输层在OSI/RM中的地位 OSI/RM
2011-4-8
2
8.1.1 传输层的功能
会话层实体向传输层实体提出进程间通信所需要的 传输条件方面的请求， 传输条件方面的请求，这种请求用传输连接建立服 务原语中的服务质量(QoS)参数来传递。 (QoS)参数来传递 务原语中的服务质量(QoS)参数来传递。 传输层就需要事先知道网络连接的服务质量， 传输层就需要事先知道网络连接的服务质量，并根 据不同的网络服务质量来定义相匹配的传输服务和 协议等级， 协议等级，以便最佳地利用网络通信资源来向上提 供统一质量的传输服务。 供统一质量的传输服务。 若通信子网所提供的服务越多， 若通信子网所提供的服务越多，传输协议就可以设 计得越简单；反之，若通信子网所提供的服务越少， 计得越简单；反之，若通信子网所提供的服务越少， 传输协议就必然越复杂。 传输协议就必然越复杂。
系统A 会话层 不再发数据 T_CLOSE.request T_CLOSE.indication T_CLOSE.request T_CLOSE.indication 不再发数据 传输层 系统B 会话层
2011-4-8
传输服务中连接的有序释放
13
传输服务用户 T_CONNECT.request
传输层
TSAP
TSAP
三次握手方式建立TCP连接 三次握手方式建立 连接
2011-4-8 15
Socket（套接字） 4．Berkeley Socket（套接字）
原语 SOCKET BIND LISTEN ACCEPT CONNECT SEND RECEIVE CLOSE 含义 创建一个新的连接端口 绑定连接端口与本地地址 声明愿意接受连接，给出连接请求队列的大小 阻塞呼叫者，直到连接尝试到达 尝试建立连接 通过连接发送数据 通过连接接收数据 释放连接
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16
Internet传输控制协议TCP Internet传输控制协议TCP 传输控制协议
TCP的传输模型是面向字节流的。 TCP的传输模型是面向字节流的。 的传输模型是面向字节流的 每个数据段加上头部， 每个数据段加上头部，就构成了传输协议数 据单元TPDU 称为TCP TPDU， TCP段 segment） 据单元TPDU，称为TCP段（segment）。 源端口号和目的端口号各占16比特， 16比特 源端口号和目的端口号各占16比特，分别是 在源端和目的端中传输层与高层的服务接口， 在源端和目的端中传输层与高层的服务接口， OSI的TSAP地址 一些经常使用的高层协议， 地址。 即OSI的TSAP地址。一些经常使用的高层协议， TELNET、FTP、SMTP等具有固定的端口号 等具有固定的端口号。 如TELNET、FTP、SMTP等具有固定的端口号。
网络层
传输层
传输服务用户
N_CONNECT.request N_CONNECT.indication N_CONNECT.response N_CONNECT.confirm N_DATA.request (CR TPDU) N_DATA.indication (CR TPDU) N_DATA.request (CC TPDU)
第八章 传输层
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1
8.1 传输层的概念
传输层的任务是提供从源端到 目的端可靠而有效的数据传输， 目的端可靠而有效的数据传输， 能屏蔽低层网络的差异。 能屏蔽低层网络的差异。 传输层协议没有OSI OSI网络层协议 传输层协议没有OSI网络层协议 复杂， 复杂，因为它们只包括两个端 节点上的协调， 节点上的协调，而无需象网络 层那样整个路由上的所有节点 的协调。 的协调。 网络层可能提供并非十分可靠 的网络传输， 的网络传输，传输层就是要在 这种不十分可靠的网络服务上， 这种不十分可靠的网络服务上， 提供可靠的传输服务。 提供可靠的传输服务。
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8
节点A 0, OPEN, ID#1 0, ACK0, ID#1, OPEN, ID#2 1, ACK0, ID#2, Data 1, ID#1 1, ACK1, ID#1
节点B
超 时 2, ACK1, ID#2, Data 2, ID#1
2, ACK1, ID#2, Data 2, ID#1 2, ACK2, ID#1 3, ACK2, ID#2, CLOSE, ID#1 3, ACK3, ID#1, CLOSE, ID#2 0, OPEN, ID#3 0, ACK0, ID#3, OPEN, ID#4 1, ACK0, ID#4, Data 1, ID#3 1, ACK1, ID#3 2, ACK1, ID#4, Data 2, ID#3 2, ACK2, ID#3
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3
8.1.2 网络服务类型和传输协议等级
1.网络服务类型 1.网络服务类型
（1）A型网络服务：具有可接受的残差率和故障 型网络服务： 告知率的网络连接。多数局域网能提供这类A 告知率的网络连接。多数局域网能提供这类A型 网络服务。 网络服务。 型网络服务： （2）B型网络服务：具有可接受的残差率和不可 接受的故障告知率的网络连接。 接受的故障告知率的网络连接。 型网络服务：对传输服务用户而言， （3）C型网络服务：对传输服务用户而言，网络 连接具有不能接受的残差率。 连接具有不能接受的残差率。某些具有移动节点 MAN以及具有衰落信道的分组无线网提供的是 以及具有衰落信道的分组无线网提供的是C 的MAN以及具有衰落信道的分组无线网提供的是C 型网络服务。 型网络服务。
UNSEPECIFIED_PASSIVE_OPEN. request ACTIVE_OPEN.request OPEN_ID.confirm ID# x OPEN_ID.confirm ID# y, ACK x+1 OPEN_SUCCESS.confirm ACK y+1 OPEN_SUCCESS.confirm
T_CONNECT.indication T_CONNECT.response
T_CONNECT.confirm
N_UNIT_DATA.indication (CC TPDU)
(b) 无连接的网络服务
使用网络服务建立传输连接
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TCP服务原语 TCP服务原语
系统A：server 传输服务用户 传输服务提供者 网络 （交互的TPDU） 系统B：client 传输服务提供者 传输服务用户
16bit 源端口 UDP长度
16bit 目的端口 UDP校验和
UDP数据报头格式
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T_CONNECT.indication T_CONNECT.response
T_CONNECT.confirm
N_DATA.indication (CC TPDU)
(a) 面向连接的网络服务
T_CONNECT.request N_UNIT_DATA.request (CR TPDU) N_UNIT_DATA.indication (CR TPDU) N_UNIT_DATA.request (CC TPDU)
12
系统A 会话层 服务用户发起 T_DISCONNECT.request 传输层
系统B 会话层
T_DISCONNECT.indication 服务提供者发起 T_DISCONNECT.indication
T_DISCONNECT.indication
OSI中传输连接释放的两种情况 中传输连接释放的两种情况
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5
OSI传输协议类别与网络服务之间的匹配关系 OSI传输协议类别与网络服务之间的匹配关系
传输协议类别 TP0 TP1 TP2 TP3 TP4 网络服务类型 A B A B C 基本功能 建立连接 基本差错修复 复用 差错修复与复用 差错检测与修复，复用
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6
8.2 传输层处理的独特问题
T_CONNECT.request T_CONNECT.indication T_DISCONNECT.request T_DISCONNECT.indication
T_CONNECT.request
T_DISCONNECT.indication
(a)
(b)
传输服务中连接建立拒绝的两种情况
2011-4-8
2011-4-8
9
8.3 传输服务
8.3.1 传输服务分类与功能
分类： 分类：面向连接和无连接两种类型
传输服务质量（QoS） 8.3.2 传输服务质量（QoS）
ITU-T在X.214建议书中定义十一个QoS参数 ITUX.214建议书中定义十一个QoS参数 建议书中定义十一个QoS
8.3.3 传输服务原语
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7
节点A 0, OPEN 0, ACK0, OPEN 1, ACK0, Data 1 1, ACK1
节点B
超 时 2, ACK1, Βιβλιοθήκη Baiduata 2
2, ACK1, Data 2 2, ACK2 3, ACK2, CLOSE 3, ACK3, CLOSE 0, OPEN 0, ACK0, OPEN 0, ACK0, Data 1 1, ACK1 2, ACK1, Data 2 2, ACK2
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10
系统A 会话层 传输层
系统B 会话层
T_CONNECT.request T_CONNECT.indication T_CONNECT.response T_CONNECT.confirm
传输层中建立连接的时序图
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11
系统A 会话层 传输层
系统B 会话层
系统A 会话层 传输层
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用户数据报协议UDP 用户数据报协议UDP
UDP对应用层提供无连接的传输服务 UDP对应用层提供无连接的传输服务 这种服务并不一定可靠， 这种服务并不一定可靠，也不保证按顺序的递交 UDP的重要特点是协议的开销小 的重要特点是协议的开销小， UDP的重要特点是协议的开销小，因此在很多场合中相当实 例如在网络管理和流媒体传输方面，大都使用UDP协议。 UDP协议 用，例如在网络管理和流媒体传输方面，大都使用UDP协议。
2.传输协议类别 2.传输协议类别
（1）0类协议（TP0）：简单类 类协议（TP0）：简单类 ）： 类协议（TP1）： ）：基本差错修复类 （2）1类协议（TP1）：基本差错修复类 类协议（TP2）： ）：复用类 （3）2类协议（TP2）：复用类 类协议（TP3）： ）：差错修复和复用类 （4）3类协议（TP3）：差错修复和复用类 类协议（TP4）：差错检测和修复、 ）：差错检测和修复 （5）4类协议（TP4）：差错检测和修复、复用
8.2.1 端到端差错控制
标准传输层协议的重点是要防止低层网络在复位、 标准传输层协议的重点是要防止低层网络在复位、 清除、重启动之后不使数据丢失。 清除、重启动之后不使数据丢失。
8.2.2 端到端传输连接管理
传输层连接管理的基本方法是基于“握手” 传输层连接管理的基本方法是基于“握手”规程 和基于定时器的两种方法的组合。 和基于定时器的两种方法的组合。 两种机制的组合能保证某种类型的分组或标识符 在它们存在于系统的最大时间内都是唯一的。 在它们存在于系统的最大时间内都是唯一的。
应用层 面向信息处 理 表示层 会话层 传输层 面向通信 网络层 数据链路层 物理层 网络功能 用户功能
传输层在OSI/RM中的地位 传输层在OSI/RM中的地位 OSI/RM
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8.1.1 传输层的功能
会话层实体向传输层实体提出进程间通信所需要的 传输条件方面的请求， 传输条件方面的请求，这种请求用传输连接建立服 务原语中的服务质量(QoS)参数来传递。 (QoS)参数来传递 务原语中的服务质量(QoS)参数来传递。 传输层就需要事先知道网络连接的服务质量， 传输层就需要事先知道网络连接的服务质量，并根 据不同的网络服务质量来定义相匹配的传输服务和 协议等级， 协议等级，以便最佳地利用网络通信资源来向上提 供统一质量的传输服务。 供统一质量的传输服务。 若通信子网所提供的服务越多， 若通信子网所提供的服务越多，传输协议就可以设 计得越简单；反之，若通信子网所提供的服务越少， 计得越简单；反之，若通信子网所提供的服务越少， 传输协议就必然越复杂。 传输协议就必然越复杂。
系统A 会话层 不再发数据 T_CLOSE.request T_CLOSE.indication T_CLOSE.request T_CLOSE.indication 不再发数据 传输层 系统B 会话层
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传输服务中连接的有序释放
13
传输服务用户 T_CONNECT.request
传输层
TSAP
TSAP
三次握手方式建立TCP连接 三次握手方式建立 连接
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Socket（套接字） 4．Berkeley Socket（套接字）
原语 SOCKET BIND LISTEN ACCEPT CONNECT SEND RECEIVE CLOSE 含义 创建一个新的连接端口 绑定连接端口与本地地址 声明愿意接受连接，给出连接请求队列的大小 阻塞呼叫者，直到连接尝试到达 尝试建立连接 通过连接发送数据 通过连接接收数据 释放连接
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Internet传输控制协议TCP Internet传输控制协议TCP 传输控制协议
TCP的传输模型是面向字节流的。 TCP的传输模型是面向字节流的。 的传输模型是面向字节流的 每个数据段加上头部， 每个数据段加上头部，就构成了传输协议数 据单元TPDU 称为TCP TPDU， TCP段 segment） 据单元TPDU，称为TCP段（segment）。 源端口号和目的端口号各占16比特， 16比特 源端口号和目的端口号各占16比特，分别是 在源端和目的端中传输层与高层的服务接口， 在源端和目的端中传输层与高层的服务接口， OSI的TSAP地址 一些经常使用的高层协议， 地址。 即OSI的TSAP地址。一些经常使用的高层协议， TELNET、FTP、SMTP等具有固定的端口号 等具有固定的端口号。 如TELNET、FTP、SMTP等具有固定的端口号。
网络层
传输层
传输服务用户
N_CONNECT.request N_CONNECT.indication N_CONNECT.response N_CONNECT.confirm N_DATA.request (CR TPDU) N_DATA.indication (CR TPDU) N_DATA.request (CC TPDU)
第八章 传输层
2011-4-8
1
8.1 传输层的概念
传输层的任务是提供从源端到 目的端可靠而有效的数据传输， 目的端可靠而有效的数据传输， 能屏蔽低层网络的差异。 能屏蔽低层网络的差异。 传输层协议没有OSI OSI网络层协议 传输层协议没有OSI网络层协议 复杂， 复杂，因为它们只包括两个端 节点上的协调， 节点上的协调，而无需象网络 层那样整个路由上的所有节点 的协调。 的协调。 网络层可能提供并非十分可靠 的网络传输， 的网络传输，传输层就是要在 这种不十分可靠的网络服务上， 这种不十分可靠的网络服务上， 提供可靠的传输服务。 提供可靠的传输服务。
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节点A 0, OPEN, ID#1 0, ACK0, ID#1, OPEN, ID#2 1, ACK0, ID#2, Data 1, ID#1 1, ACK1, ID#1
节点B
超 时 2, ACK1, ID#2, Data 2, ID#1
2, ACK1, ID#2, Data 2, ID#1 2, ACK2, ID#1 3, ACK2, ID#2, CLOSE, ID#1 3, ACK3, ID#1, CLOSE, ID#2 0, OPEN, ID#3 0, ACK0, ID#3, OPEN, ID#4 1, ACK0, ID#4, Data 1, ID#3 1, ACK1, ID#3 2, ACK1, ID#4, Data 2, ID#3 2, ACK2, ID#3
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8.1.2 网络服务类型和传输协议等级
1.网络服务类型 1.网络服务类型
（1）A型网络服务：具有可接受的残差率和故障 型网络服务： 告知率的网络连接。多数局域网能提供这类A 告知率的网络连接。多数局域网能提供这类A型 网络服务。 网络服务。 型网络服务： （2）B型网络服务：具有可接受的残差率和不可 接受的故障告知率的网络连接。 接受的故障告知率的网络连接。 型网络服务：对传输服务用户而言， （3）C型网络服务：对传输服务用户而言，网络 连接具有不能接受的残差率。 连接具有不能接受的残差率。某些具有移动节点 MAN以及具有衰落信道的分组无线网提供的是 以及具有衰落信道的分组无线网提供的是C 的MAN以及具有衰落信道的分组无线网提供的是C 型网络服务。 型网络服务。
UNSEPECIFIED_PASSIVE_OPEN. request ACTIVE_OPEN.request OPEN_ID.confirm ID# x OPEN_ID.confirm ID# y, ACK x+1 OPEN_SUCCESS.confirm ACK y+1 OPEN_SUCCESS.confirm
T_CONNECT.indication T_CONNECT.response
T_CONNECT.confirm
N_UNIT_DATA.indication (CC TPDU)
(b) 无连接的网络服务
使用网络服务建立传输连接
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TCP服务原语 TCP服务原语
系统A：server 传输服务用户 传输服务提供者 网络 （交互的TPDU） 系统B：client 传输服务提供者 传输服务用户
16bit 源端口 UDP长度
16bit 目的端口 UDP校验和
UDP数据报头格式
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T_CONNECT.indication T_CONNECT.response
T_CONNECT.confirm
N_DATA.indication (CC TPDU)
(a) 面向连接的网络服务
T_CONNECT.request N_UNIT_DATA.request (CR TPDU) N_UNIT_DATA.indication (CR TPDU) N_UNIT_DATA.request (CC TPDU)
12
系统A 会话层 服务用户发起 T_DISCONNECT.request 传输层
系统B 会话层
T_DISCONNECT.indication 服务提供者发起 T_DISCONNECT.indication
T_DISCONNECT.indication
OSI中传输连接释放的两种情况 中传输连接释放的两种情况
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5
OSI传输协议类别与网络服务之间的匹配关系 OSI传输协议类别与网络服务之间的匹配关系
传输协议类别 TP0 TP1 TP2 TP3 TP4 网络服务类型 A B A B C 基本功能 建立连接 基本差错修复 复用 差错修复与复用 差错检测与修复，复用
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8.2 传输层处理的独特问题
T_CONNECT.request T_CONNECT.indication T_DISCONNECT.request T_DISCONNECT.indication
T_CONNECT.request
T_DISCONNECT.indication
(a)
(b)
传输服务中连接建立拒绝的两种情况
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8.3 传输服务
8.3.1 传输服务分类与功能
分类： 分类：面向连接和无连接两种类型
传输服务质量（QoS） 8.3.2 传输服务质量（QoS）
ITU-T在X.214建议书中定义十一个QoS参数 ITUX.214建议书中定义十一个QoS参数 建议书中定义十一个QoS
8.3.3 传输服务原语
2011-4-8
7
节点A 0, OPEN 0, ACK0, OPEN 1, ACK0, Data 1 1, ACK1
节点B
超 时 2, ACK1, Βιβλιοθήκη Baiduata 2
2, ACK1, Data 2 2, ACK2 3, ACK2, CLOSE 3, ACK3, CLOSE 0, OPEN 0, ACK0, OPEN 0, ACK0, Data 1 1, ACK1 2, ACK1, Data 2 2, ACK2
2011-4-8
10
系统A 会话层 传输层
系统B 会话层
T_CONNECT.request T_CONNECT.indication T_CONNECT.response T_CONNECT.confirm
传输层中建立连接的时序图
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系统A 会话层 传输层
系统B 会话层
系统A 会话层 传输层
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用户数据报协议UDP 用户数据报协议UDP
UDP对应用层提供无连接的传输服务 UDP对应用层提供无连接的传输服务 这种服务并不一定可靠， 这种服务并不一定可靠，也不保证按顺序的递交 UDP的重要特点是协议的开销小 的重要特点是协议的开销小， UDP的重要特点是协议的开销小，因此在很多场合中相当实 例如在网络管理和流媒体传输方面，大都使用UDP协议。 UDP协议 用，例如在网络管理和流媒体传输方面，大都使用UDP协议。