第二十二讲 传输层之一：传输服务与传输连接

如果SYN到达时，被请求的TS用户处于空闲(不在监听)：
传输实体向另一方传输实体回送一个RST 将该请求排入队列，直到TS用户发出Open 传输实体中断或向TS用户发信号通知到达一 个请求被挂起
二次握手状态图
主动打开 发送SYN
CLOSED
被动打开
SYN SENT
Close
Close
收到SYN
ESTAB
网络连接起始点
如何获得目的TS用户地址
• 静态 TS用户预先知道对方的地址 固定的TSAP地址
• 动态
进程服务器 名录服务器
每创建一个新服务时， 必须向名字服务器注 册，报告信息(服务名 称，TSAP地址)；
名字服务器的TSAP 地址应是众所周知；
主机1
用户
主机2
进程 服务器
TSAP
主机1
传输服务原语可独立于网络服务原语，因而应用程序 可采用标准的传输原语。
传输实体语境 系统
系统
使用传输服务
使用传输服务
为传输用户提供的服务
接口
传输实体
传输实体
传输层
需要网络 层的服务
接口
网络层
传输协议接口
服务类型
• 调用传输服务的形式
过程调用
将数据和参数通过邮箱传 给一个进程
• 面向连接服务 面向连接的服务通常 意味着服务是可靠的。
CLOSED
CLOSED
(主动打开) SYN SENT
(主动打开) SYN SENT
ESTAB
ESTAB
CLOSED (主动打开) SYN SENT
ESTAB
• 不可靠网络服务之上的连接建立
A的SYN丢失 B的应答SYN丢失
SYN重传计时器
造成重复SYN的情况：
A发起的SYN丢失 B的响应丢失 B的响应没丢只是被延迟
A确认并 开始传输
SN i, ACK j
3. 释放连接 • 终止连接的方式 非对称方式
连接的任何一方均可向对方发释放连接TPDU。 一旦该TPDU到达对方，连接即告终止。
对称方式
释放连接后不能发数据但仍能接收 只有在双方均释放连接后连接才算彻底终止
系统A
A发起 连接
A确认并 开始传输
SYN x SYN y, ACK x
•状态报告
连接性能特性(如吞吐量，平均延迟) 地址(网络、传输) 所用协议类型 当前计时器值 支持连接的协议状态机 请求QoS
2. 服务质量
•常用的服务质量参数
•选项协商
连接建立延迟
无法满足的服务质量参数
连接建立失败的概率
通知用户连接建立失败
吞吐量 传输延迟 残差率
特定与一个 传输方向
可满足最低要求的服务质量
连接管理概述
• 连接模式 面向连接 无连接
• 基本问题
网络可能延迟、重复、丢失包
超时/重发可引入数据/ACK/ 连接及释放包的重复
• 选择一个唯一的标识
途径：维护状态信息
保持最后2T (为什么是2T？) 内的所有值 不使用上述列表中的值 如果列表丢失，则等待2T
重复包的产生与处理
• 产生
• 基于时钟方法
A重发FIN 启动定时器
释放连接 A发ACK
FIN FIN
FIN FIN ACK
系统B
B发FIN 启动定时器
B发FIN 启动定时器
释放连接
重发丢失
系统A
A发FIN 启动定时器
A重发FIN 启动定时器
FIN
FIN FIN
（N次超时） 释放连接
系统B
B发FIN 启动定时器
（超时） 释放连接
半开(half-open)连接
延迟或重复 数据会影响 连接的建立
系统A
每当启 动新连 接时采 用不同 的序号
SYN SYN
SN0 SN1
SN2
SYN SYN
SN0 SN1
SN2
系统B
A发起连接 B接受并确认
A开始传输 关闭连接
打开新连接
接受已废段SN2 因重复而丢弃合法SN2
已废SYN对连接的影响
系统A
SYN i
A发新 SYN
网络发生严重拥塞导 致网络中存在同一个 包的多个付本
• 两种不完善的解决方法
连接建立时用时钟的低k 位作为初始序号；一旦 连接建好后两个传输实 体便可用任何滑动窗口 协议实现流量控制。
扔掉传输地址 采用连接标识符
• 删除过期包
有限子网的设计 在每个包中设置一跳计数器 为每个包盖时间戳
主机崩溃时如何处理：
发送FINi并接收ACKi 接收FINj并发送ACKj 等待两倍于段最大生存期
主动打开 发送SYN
CLOSED
被动打开
SYN SENT
Close
Close
收到SYN
ESTAB
收到SYN 发送SYN
LISTEN
FIN WAIT
Close 发送FIN
事件 动作
收到FIN
收到FIN
CLOSE WAIT
CLOSED
SYN k
SYN j
现在两边认为合 法连接已存在
SN k+1
每一边都显式确认 对方的SYN和序号
系统B
已废SYN i到达 B响应 B丢弃重复SYN
因为乱序B拒收段
三次握手 • 三次握手过程
系统A
A发起 连接
SYN x
SYN y, ACK x
A确认并 开始传输
SN x, ACK y
系统B
B接受 并确认
半开连接：一方释放连接而另一方仍处于连接有效状态
发方在N次尝试关闭连接失败后保持连接直至 收到一个应答 设置－连接空闲计时器
SEND
DATA
发送信息
RECEIVE
-
阻塞到到达一DATA TPDU
DISCONNECT DISCONNECT REQ. 这边想释放连接
• 状态转换图
收到连接请求TPDU
空闲
被动连接中
已建立
收到断连请求TPDU 被动断连中
空闲
客户机的 状态变化
主动连接中 收到连接请求TPDU
主动断连中 收到断连请求TPDU
进程
12个孩子、 12个孩子
报文
信件、信件
网络层协议 邮政服务
传输层协议 张三、李四
•为什么要划分两层
网络层提供的有连接服务不可靠(丢包、重复) 路由器时不时地崩溃
当数据传输过程中网络连接中断时，可与远程传输实 体建立一新的网络连接，在中断处继续数据的传输。
传输层可检测到包丢失、损坏等差错情况，并采取相 应措施。
收到SYN 发送SYN
LISTEN
FIN WAIT
Close 发送FIN
事件 动作
收到FIN
收到FIN
CLOSE WAIT
CLOSED
Close 发送FIN
连接建立描述
系统A 状态/(命令)
系统B 状态/(命令)
系统A 状态/(命令)
系统B 状态/(命令)
CLOSED
(被动打开) LISTEN
ESTAB
主机恢复后等待T秒 限制对序号的使用
禁止 消息 序
号
T
崩溃后用序 号70重启
TPDU的序号不能进入禁止区域
时间
序
主机发送的数据太多、太快
号
主机发送的数据太慢
T
2k-1
从上方
T
进入
从下方 进入
实际使用的序号
时间
二次握手 • 可靠网络服务上的连接建立
“二次握手”
健壮性
每一方都可发起连接 两方同时发起连接也能建立
Close 发送FIN
正常操作 系统A
A发FIN 启动定时器
释放连接
A发ACK
FIN FIN ACK
系统B
B发FIN 启动定时器来自百度文库
释放连接
确认丢失
系统A
A发FIN 启动定时器
释放连接
FIN FIN
A发ACK
ACK
系统B
B发FIN 启动定时器
（超时） 释放连接
应答FIN丢失 系统A
A发FIN 启动定时器
• 重复控制TPDU 系统A
系统B
A拒绝B 的连接
SYN x SYN y, ACK x
已废SYN 到达
B接受并 确认
RST, ACK y
• 重复控制TPDU及确认 系统A
A发起 连接
SYN i
老SYN到达A A拒绝
SYN k, ACK p RST, ACK k
SYN j, ACK i
系统B
B接受 并确认
用户
主机2
时钟 服务器
进程 服务器
• 从TSAP中获取网络地址
层次TSAP地址
<星系><恒星><行星><国家><网络><主机><端口> 电话号码 86-10-6275××××
平面TSAP地址 传输地址
名字服务器
网络地址
2. 建立连接
• 每一端确保其他端的存在 • 允许两端协商可选参数 • 触发传输实体资源的分配
服务器的 状态变化
• TPDU、分组和帧的嵌套
帧头
包头
段头
TPDU有效负载
段有效负载 包有效负载 帧有效负载
二. 传输连接
•传输协议与数据链路协议
物理通信信道
•传输协议面临的问题
可靠有序的网络服务
寻址 多路复用 流量控制 连接建立/释放
1. 寻址 TS用户标识
用户标识符 传输实体标识 站地址 网络号
TTLL
NL
DL
NL
PH
DL DL DL
PH PH PH
H1
R2
NL
NL
DL
DL DL DL
PH
PH PH PH
H2
R3
传输层为应用 提供了逻辑而 非物理通信
NL DL DL DL PH PH PH
R4
1. 向高层提供的服务 传输层与网络层的关系
家族1
家族2
张 三
李
四
邮政服务
主机
家族1、家族2
源端传输层发出一个较低的 用户可接受的值
安全保护 优先级
若远程机器可处理高于传来值的参数则 双方进行协商
恢复性 若远程机器不能处理高于传来值的参数则 拒绝源端的连接请求
3. 传输服务原语 • 简单的传输服务
原语
发送的TPDU
意义
LISTEN
-
阻塞到有进程企图连接
CONNECT CONNECTION REQ. 主动建立连接
第五章 传输层
• 传输层的功能及服务模式 • 连接的建立与撤消 • 多路复用 • 有限状态自动机 • 因特网的传输协议
一. 传输服务
传输层协议能提供应用的多路复用/去复用服务、 可靠数据传送、带宽保证及延迟保证等。
R1
PDU flow
NL DL DL DL
AL
PH PH PH
AL
TTLL
Logical end-end transport
不可靠的网络服务
有序传送 重传策略 重复检测 流量控制 连接建立/释放 系统崩溃恢复
• 传输服务访问点TSAP Internet： (IP地址，端口) ATM： AAL-SAP
• 有连接网络层上的传输连接
主机1
应用 进程
TSAP 6
NSAP
主机2
TSAP 122
服务 器
NSAP
TL
NL
DL
传输连接起始点
• 无连接服务
在主机用户与包含传输实体 的前端处理机之间采用直接存 储访问(DMA)
• 对接口的要求
内部数据收集 外部数据发布 请求 - 响应 实时应用
需要一种机制防止TS用户用数据淹没传输实体 接口必须处理时序和确认的意义
紧急传送与状态报告
•紧急传送
紧急数据服务具有中断机制的性质； 优先级服务专用于资源分配和调整参数；
SN x, ACK y SN x+1 FIN, ACK x
缺点：段丢失
系统B
B接受 并确认
B释放 连接 丢失段x+1
两军对垒
最后发出信息的蓝军指挥官永远 无法确定信息是否安全到达对方
• 可靠网络服务之上的终止连接
粗鲁方式
非对称方式
优雅方式
对称方式
• 不可靠网络服务之上的终止连接
给FIN分配序号,序号为最后一段数据的下一序号。 收到FIN后,必须等待姗姗来迟的数据,才能关闭该连接。