【正文】 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。 ? UDP套接字由二元組標識 : (目的地 IP地址 , 目的地端口號 ) ? 當主機接收 UDP段時 : ? 在段中檢查目的地端口號 ? 將 UDP段定向到具有該端口號的套接字 ? 具有不同源 IP地址和 /或源端口號的 IP數據報 定向到相同的套接字 11 運輸層 無連接分解 (續(xù) ) DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(6428)。第 3章 運輸層 Transport Layer 計算機網絡：自頂向下方法 (原書第四版 ) 陳鳴譯，機械工業(yè)出版社， 2023年 Computer Networking: A Top Down Approach 4th edition. Jim Kurose, Keith Ross AddisonWesley, July 2023. 1 運輸層 第 3章 :運輸層 我們的目的 : ? 理解運輸層服務依據的原理 : ? 復用 /分解 ? 可靠數據傳輸 ? 流量控制 ? 擁塞控制 ? 學習因特網中的運輸層協(xié)議： ? UDP: 無連接傳輸 ? TCP: 面向連接傳輸 ? TCP 擁塞控制 2 運輸層 第 3章 要點 ? 運輸層服務 ? 復用與分解 ? 無連接傳輸 : UDP ? 可靠數據傳輸的原則 ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報文段結構 ? 可靠數據傳輸 ? 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 3 運輸層 運輸服務和協(xié)議 ? 在運行不同主機上應用進程之間提供 邏輯通信 ? 運輸協(xié)議運行在端系統(tǒng)中 ? 發(fā)送方：將應用報文劃分為段 ，傳向網絡層 ? 接收方：將段重新裝配為報文，傳向應用層 ? 應用可供使用的運輸協(xié)議不止一個 ? 因特網： TCP和 UDP 0246810121416182028Kbps 100Kbps1 Mbps 10Mbpsnonpersistentpersistentparallel nonpersistentapplication transport work data link physical application transport work data link physical 4 運輸層 運輸層 vs. 網絡層 ? 網絡層 : 主機間的邏輯通信 ? 運輸層 : 進程間的邏輯通信 ? 依賴、強化網絡層服務 家庭類比 : 12個孩子向 12個孩子發(fā)信 ? 進程 = 孩子 ? 應用報文 = 信封中的信 ? 主機 = 家庭 ? 運輸協(xié)議 = Ann和 Bill ? 網絡層協(xié)議 = 郵政服務 5 運輸層 因特網運輸層協(xié)議 ? 可靠的、按序的交付 (TCP) ? 擁塞控制 ? 流量控制 ? 連接建立 ? 不可靠、不按序交付 : UDP ? “盡力而為” IP的不提供不必要服務的擴展 ? 不可用的服務 : ? 時延保證 ? 帶寬保證 0246810121416182028Kbps 100Kbps1 Mbps 10Mbpsnonpersistentpersistentparallel nonpersistentapplication transport work data link physical work data link physical work data link physical work data link physical work data link physical work data link physical work data link physical application transport work data link physical 6 運輸層 第 3章 要點 ? 運輸層服務 ? 復用與分解 ? 無連接傳輸 : UDP ? 可靠數據傳輸的原則 ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報文段結構 ? 可靠數據傳輸 ? 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 7 運輸層 Inter 層的復用與分解 8 運輸層 復用 /分解 應用層 運輸層 網絡層 鏈路層 物理層 P1 應用層 運輸層 網絡層 鏈路層 物理層 應用層 運輸層 work 鏈路層 物理層 P2 P3 P4 P1 主機 1 主機 2 主機 3 = 進程 = 套接字 將接收到的段交付給正確的套接字 在接收主機分解： 從多個套接字收集數據，用首部封裝數據 (以后用于分解 ) 在發(fā)送主機復用 : 9 運輸層 分解工作過程 ? 主機接收 IP數據報 ?每個數據報有源無連接 , 目的地無連接 ?每個數據報承載 1個運輸層段 ?每個段具有源、目的端口號 (回想 : 對特定應用程序的周知端口號 ) ? 主機使用 IP地址 端口號將段定向到適當的套接字 源端口 目的端口 32 bits 應用數據 (報文 ) 其他首部字段 TCP/UDP 段格式 10 運輸層 無連接分解 ? 生成具有端口號的套接字 : DatagramSocket mySocket1 = new DatagramSocket(99111)。 DatagramSocket mySocket2 = new DatagramSocket(99222)。 客戶機 IP:B P2 客戶機 IP: A P1 P1 P3 服務器 IP: C SP: 6428 DP: 9157 SP: 9157 DP: 6428 SP: 6428 DP: 5775 SP: 5775 DP: 6428 SP提供了“返回地址” 12 運輸層 面向連接分解 ? TCP套接字由四元組標識 : ? 源 IP地址 ? 源端口號 ? 目的 IP地址 ? 目的端口號 ? 接收主機使用這四個值來將段定向到適當的套接字 ? 服務器主機可能支持許多并行的 TCP套接字： ? 每個套接字由其自己的四元組標識 ? Web服務器對每個連接的客戶機具有不同的套接字 ? 非持久 HTTP將為每個請求具有不同的套接字 13 運輸層 面向連接分解 (續(xù) ) 客戶機 IP:B P1 客戶機 IP: A P1 P2 P4 服務器 IP: C SP: 9157 DP: 80 SP: 9157 DP: 80 P5 P6 P3 DIP:C SIP: A DIP:C SIP: B SP: 5775 DP: 80 DIP:C SIP: B 14 運輸層 面向連接分解 : 多線程 Web服務器 客戶機 IP:B P1 客戶機 IP: A P1 P2 服務器 IP: C SP: 9157 DP: 80 SP: 9157 DP: 80 P4 P3 DIP:C SIP: A DIP:C SIP: B SP: 5775 DP: 80 DIP:C SIP: B 15 運輸層 第 3章 要點 ? 運輸層服務 ? 復用與分解 ? 無連接傳輸 : UDP ? 可靠數據傳輸的原則 ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報文段結構 ? 可靠數據傳輸 ? 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 16 運輸層 UDP: 用戶數據報協(xié)議 [RFC 768] ? “沒有不必要的 ,” “基本要素” 互聯網傳輸協(xié)議 ? “盡力而為”服務， UDP段可能： ? 丟包 ? 對應用程序交付失序 ? 無連接 : ? 在 UDP發(fā)送方和接收方之間無握手 ? 每個 UDP段的處理獨立于其他段 為何要有 UDP協(xié)議 ? ? 無連接創(chuàng)建 (它將增加時延 ) ? 簡單：在發(fā)送方、接收方無連接狀態(tài) ? 段首部小 ? 無擁塞控制 : UDP能夠盡可能快地傳輸 17 運輸層 UDP: 其他 ? 常用于流式多媒體應用 ?丟包容忍 ?速率敏感 ?其他 UDP應用 ? DNS ? SNMP ? 經 UDP的可靠傳輸 : 在應用層增加可靠性 ?應用程序特定的差錯恢復！ 源端口 目的端口 32 bits 應用數據 (報文 ) UDP 段格式 長度 檢查和 UDP段的長度，包括首部，以字節(jié)計 18 運輸層 UDP檢查和 發(fā)送方 : ? 將段內容處理為 16比特整數序列 ? 檢查和 : 段內容的加法(反碼和 ) ? 發(fā)送方將檢查和放入UDP檢查和字段 接收方 : ? 計算接收的段的檢查和 ? 核對計算的檢查和是否等于檢查和字段的值 : ? NO – 檢測到差錯 ? YES – 無差錯檢測到。 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。 序號 用于為從發(fā)送方流向接收方的數據分組按順序編號。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。確認報文通常攜帶著被確認的分組或多個分組的序號。 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。 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。我們很快將會看到，窗口長度可根據接收方接收和緩存報文的能力或網絡中的擁塞程度，或兩者情況來進行設置。 y= 73, 因此接收方期待 73+ 。所有在期望序號及以前的數據都已經被確認 有期望序號的報文段按序到達。 部分或者完全填充已接收到 數據間隔的報文段到達 TCP 接收方行為 延遲的 ACK。如果下一個按序報文段在這個時間間隔內沒有到達，則發(fā)送一個 ACK 立即發(fā)送單個累積 ACK，以確認兩個按序報文段 立即發(fā)送冗余 ACK，指明下一個期待字節(jié)的序號（也就是間隔的低端字節(jié)序號） 倘若該報文段起始于間隔的低端，則立即發(fā)送 ACK 72 運輸層 快速重傳 ? 超時間隔常常相對較長 : ?重傳丟失報文段以前有長時延 ? 通過冗余 ACK，檢測丟失的報文段 ?發(fā)送方經常一個接一個的發(fā)送報文段 ?如果報文段丟失，將會收到很多重復 ACK ?如果對相同數據，發(fā)送方收到 3個 ACK, 假定被確認的報文段以后的報文段丟失了 : ?快速重傳 : 在定時器超時之前重傳 73 運輸層 事件 : 收到 ACK, ACK 域的值為 y if (y SendBase) { SendBase = y if (當前還有沒有確認的報文段 ) 啟動定時器 } else { 值為 y的重復確認的次數加 1 if (值為 y的重復確認的計數 = 3) { 重傳序號位 y的報文段 } 快速重傳算法 : 對已經確認的報文段 收到一個重復 ACK 快速重傳 74 運輸層 第