【文章內容簡介】 otcorrupt(rcvpkt) isACK(rcvpkt,0) rdt_rcv(rcvpkt) ( corrupt(rcvpkt) || isACK(rcvpkt,0) ) rdt_rcv(rcvpkt) notcorrupt(rcvpkt) isACK(rcvpkt,1) stop_timer stop_timer udt_send(sndpkt) start_timer timeout udt_send(sndpkt) start_timer timeout rdt_rcv(rcvpkt) 等待來自 上面的調 用 0 等待 ACK1 L rdt_rcv(rcvpkt) L L L 40 運輸層 運行情況 無丟包時的運行 分組丟失 發(fā)送方 發(fā)送方 接收方 接收方 41 運輸層 ACK丟失 過早超時 發(fā)送方 發(fā)送方 接收方 接收方 42 運輸層 ? ，但性能不太好 ? 例子 : 1 Gbps鏈路 , 15 ms端到端傳播時延 , 1KB分組 : T transmit = 8kb/pkt 10**9 b/sec = 8 microsec ? U sender: 利用率 – 發(fā)送方用于發(fā)送時間的比率 ? 每 30 msec 1KB 分組 經(jīng) 1 Gbps 鏈路有 33kB/sec 吞吐量 ? 網(wǎng)絡協(xié)議限制了物理資源的使用 ! U s e n d er = . 008 3 0 . 0 0 8 = 0 . 0 0 0 2 7 mi c r o s eco n d s L / R R T T + L / R = L (packet length in bits) R (transmission rate, bps) = 43 運輸層 : 停等協(xié)議的運行 傳輸分組的第一個比特 , t = 0 發(fā)送方 接收方 RTT 傳輸分組的最后一個比特 , t = L / R 分組第一個比特到達 傳輸最后一個比特 到達 ,發(fā)送 ACK ACK 到達，發(fā)送下一個分組 , t = RTT + L / R U s e n d er = . 008 3 0 . 0 0 8 = 0 . 0 0 0 2 7 mi c r o s eco n d s L / R R T T + L / R = 44 運輸層 第 3章 要點 ? 運輸層服務 ? 復用與分解 ? 無連接傳輸 : UDP ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑瓌t ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報文段結構 ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸 ? 流量控制 ? 連接管理 ? 擁塞控制的原則 ? TCP擁塞控制 ? 機制 ? TCP吞吐量 ? TCP公平性 ? 時延模型 45 運輸層 流水線協(xié)議 流水線 : 發(fā)送方允許發(fā)送多個、“傳輸中的” ,還沒有應答的報文段 ? 序號的范圍必須增加 ? 發(fā)送方和 /或接收方設有緩沖 ?流水線協(xié)議的兩種形式 : 回退 N幀法（ goBackN） , 選擇性重傳（ SR） , 46 運輸層 流水線協(xié)議 : 增加利用率 傳輸?shù)谝粋€分組比特 , t = 0 發(fā)送者 接收者 RTT 傳輸最后一個比特 , t = L / R 第一個分組比特到達 分組最后一個比特到達 ,發(fā)送 ACK ACK 到達 , 發(fā)送下一個分組 , t = RTT + L / R 第二個分組最后比特到達 ,發(fā)送 ACK 第三個分組最后比特到達 ,發(fā)送 ACK U s e n d er = . 0 24 3 0 . 0 0 8 = 0 . 0 0 0 8 mi c r o s ec o nds 3 * L / R R T T + L / R = 利用率增加 3倍 ! 47 運輸層 GoBackN 發(fā)送方 : ? 在分組首部需要 K比特序號， 2k=N ? “窗口”最大為 N, 允許 N個連續(xù)的沒有應答分組 ? ACK(n): 確認所有的（包括序號 n）的分組 “累計 ACK” ? 可能收到重復的 ACKs (見接收方 ) ? 對每個傳輸中的分組的用同一個計時器 ? timeout(n):若 超時，重傳窗口中的分組 n及所有更高序號的分組 48 運輸層 GBN: 發(fā)送方擴展的 FSM 等待 start_timer udt_send(sndpkt[base]) udt_send(sndpkt[base+1]) … udt_send(sndpkt[nextseqnum1]) 超時 rdt_send(data) if (nextseqnum base+N) { sndpkt[nextseqnum] = make_pkt(nextseqnum,data,chksum) udt_send(sndpkt[nextseqnum]) if (base == nextseqnum) start_timer nextseqnum++ } else refuse_data(data) base = getacknum(rcvpkt)+1 If (base == nextseqnum) stop_timer else start_timer rdt_rcv(rcvpkt) notcorrupt(rcvpkt) base=1 nextseqnum=1 rdt_rcv(rcvpkt) corrupt(rcvpkt) L 49 運輸層 GBN: 接收方擴展 FSM ? 只有 ACK: 對發(fā)送正確接收的分組總是發(fā)送具有最高按序序號的 ACK ? 可能產(chǎn)生冗余的 ACKs ? 僅僅需要記住期望的序號值 （ expectedseqnum） ? 對失序的分組 : ? 丟棄 (不緩存 ) 沒有接收緩沖區(qū) ! ? 重新確認具有按序的分組 Wait udt_send(sndpkt) default rdt_rcv(rcvpkt) notcurrupt(rcvpkt) hasseqnum(rcvpkt,expectedseqnum) extract(rcvpkt,data) deliver_data(data) sndpkt = make_pkt(expectedseqnum,ACK,chksum) udt_send(sndpkt) expectedseqnum++ expectedseqnum=1 sndpkt = make_pkt(expectedseqnum,ACK,chksum) L 等待 50 運輸層 GBN 操作 發(fā)送方 接收方 51 運輸層 選擇性重傳（ Selective Repeat） GBN改善了信道效率，但仍然有不必要重傳問題 ?接收方分別確認所有正確接收的報文段 ?需要緩存分組 , 以便最后按序交付給給上層 ?發(fā)送方只需要重傳沒有收到 ACK的分組 ?發(fā)送方定時器對每個沒有確認的分組計時 ?發(fā)送窗口 ? N個連續(xù)的序號 ?也需要限制已發(fā)送但尚未應答分組的序號 52 運輸層 選擇性重傳 : 發(fā)送方 , 接收方窗口 a. 發(fā)送方看到的序號 b. 接收方看到的序號 已經(jīng)確認 可用，還未發(fā)送 發(fā)送，還未確認 不可用 可接受（窗口內） 失序 (已緩存 )但未被確認 可接受（窗口內） 期待，還未收到 不可用 窗口長度 N 窗口長度 N 53 運輸層 選擇性重傳 上層傳來數(shù)據(jù) : ? 如果窗口中下一個序號可用 , 發(fā)送報文段 timeout(n): ? 重傳分組 n, 重啟其計時器 ACK(n) 在[sendbase,sendbase+N]: ? 標記分組 n 已經(jīng)收到 ? 如果 n 是最小未收到應答的分組，向前滑動窗口 base指針到下一個未確認序號 發(fā)送方 分組 n在 [rcvbase, rcvbase+N1] ? 發(fā)送 ACK(n) ? 失序 : 緩存 ? 按序 : 交付 (也交付所有緩存的按序分組 ),向前滑動窗口到下一個未收到報文段的序號 分組 n在 [rcvbaseN,rcvbase1] ? ACK(n) 其他 : ? 忽略 接收方 54 運輸層 選擇重傳的操作 55 運輸層 選擇重傳 : 困難的問題 例子 : ? 序號 : 0, 1, 2, 3 ? 窗口長度 = 3 ? 接收方：在 (a)和 (b)兩種情況下接收方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)差別 ! ? 在 (a)中不正確地將新的冗余的當為新的，而在 (b)中不正確地將新的當作冗余的 問題 : 序號長度與窗口長度有什么關系 ? 回答： 窗口長度小于等于序號空間的一半 56 運輸層 可靠數(shù)據(jù)傳輸機制及用途總結 機制 用途和說明 檢驗和 用于檢測在一個傳輸分組中的比特錯誤。 定時器 用于檢測超時 /重傳一個分組，可能因為該分組（或其 ACK）在信道中丟失了。由于當一個分組被時延但未丟失（過早超時），或當一個分組已被接收方收到但從接收方到發(fā)送方的 ACK丟失時，可能產(chǎn)生超時事件，所以接收方可能會收到一個分組的多個冗余拷貝。 序號 用于為從發(fā)送方流向接收方的數(shù)據(jù)分組按順序編號。所接收分組的序號間的空隙可使該接收方檢測出丟失的分組。具有相同序號的分組可使接收方檢測出一個分組的冗余拷貝。 確認 接收方用于告訴發(fā)送方一個分組或一組分組已被正確地接收到了。確認報文通常攜帶著被確認的分組或多個分組的序號。確認可以是逐個的或累積的，這取決于協(xié)議。 否定確認 接收方用于告訴發(fā)送方某個分組未被正確地接收。否定確認報文通常攜帶著未被正確接收的分組的序號。 窗口、流水線 發(fā)送方也許被限制僅發(fā)送那些序號落在一個指定范圍內的分組。通過允許一次發(fā)送多個分組但未被確認，發(fā)送方的利用率可在停等操作模式的基礎上得到增加。我們很快將會看到，窗口長度可根據(jù)接收方接收和緩存報文的能力或網(wǎng)絡中的擁塞程度，或兩者情況來進行設置。 57 運輸層 第 3章 要點 ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報文段結構 ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸 ? 流量控制 ? 連接管理 ? 擁塞控制的原則 ? TCP擁塞控制 ? 機制 ? TCP吞吐量 ? TCP公平性 ? 時延模型 ? 運輸層服務 ? 復用與分解 ? 無連接傳輸 : UDP ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑瓌t ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 58 運輸層 TCP概述 RFCs: 793, 1122, 1323, 2023, 2581 ? 全雙工數(shù)據(jù) : ? 同一連接上的雙向數(shù)據(jù)流 ? MSS: 最大報文段長度 ? MTU:最大傳輸單元 ? 面向連接 : ? 在進行數(shù)據(jù)交換前，初始化發(fā)送方與接收方狀態(tài)，進行握手 (交換控制信息 ), ? 流量控制 : ? 發(fā)送方 不能淹沒 接收方 ? 擁塞控制 : ? 抑止發(fā)送方速率來防止過分占用網(wǎng)絡資源 ? 點到點 : ? 一個發(fā)送方 , 一個接收方 ? 連接狀態(tài)與端系統(tǒng)有關，不為路由器所知 ? 可靠、有序的字節(jié)流 : ? 沒有 “報文邊界” ? 流水線 : ? TCP擁塞和流量控制設置滑動窗口協(xié)議 ? 發(fā)送和接收緩沖區(qū) s oc k etdoorT CPs en d b uf f erT CPr ec ei v e b uf f ers oc k etdoors e g m e n tap pl i c ati onw r i tes da taap pl i c ati onr ea ds da ta59 運輸層 TCP 報文段結構 源端口 目的端口 32 bits 應用層數(shù)據(jù) (變長 ) 序號 確認號 接收窗口 緊急數(shù)據(jù)指針 檢查和 F S R P A U 首部 長度 未 用 選項 (變長 ) URG: 緊急數(shù)據(jù) (一般不用 ) ACK: ACK 序號 有效