传输层

• 目标：理解传输层的工作原理
  • 多路复用/解复用
  • 可靠数据传输
  • 流量控制
  • 拥塞控制
• 学习Internet的传输层协
  议
  • UDP：无连接传输
  • TCP：面向连接的可靠传输
  • TCP的拥塞控制

传输服务和协议

• 为运行在不同主机上的应用进程提供逻辑通信
• 传输协议运行在端系统
  • 发送方：将应用层的报文分成报文段，然后传递给网络层
  • 接收方：将报文段重组成报文，然后传递给应用层
• 有多个传输层协议可供应用选择
  • Internet: TCP和UDP

传输层 vs. 网络层

• 网络层服务：主机之间的逻辑通信
• 传输层服务：进程间的逻辑通信
  • 依赖于网络层的服务
  • 并对网络层的服务进行增强
    有些服务是可以加强的：不可靠 -> 可靠；安全
    但有些服务是不可以被加强的：带宽，延迟
    

Internet传输层协议

• 可靠的、保序的传输： TCP
  • 多路复用、解复用
  • 拥塞控制
  • 流量控制
  • 建立连接
• 不可靠、不保序的传输：UDP
  • 多路复用、解复用
  • 没有为尽力而为的IP服务添加更多的其它额外服务
• 都不提供的服务：
  • 延时保证
  • 带宽保证

多路复用/解复用

在发送方主机多路复用

从多个套接字接收来自多个进程的报文，根据套接字对应的IP地址和端口号等信息对报文段用头部加以封装（该头部信息用于以后的解复用）

在接收方主机多路解复用

根据报文段的头部信息中的IP地址和端口号将接收到的报文段发给正确的套接字（和对应的应用进程）

多路解复用工作原理

• 解复用作用：TCP或者UDP实体采用哪些信息，将报文段的数据部分交给正确的socket，从而交给正确的进程。
• 主机收到IP数据报
  • 每个数据报有源IP地址和目标地址
  • 每个数据报承载一个传输层报文段
  • 每个报文段有一个源端口和目标端口
• 主机联合使用IP地址和端口号将报文段发送给合适的套接字

无连接（UDP）多路解复用

• 在接收端，UDP套接字用二元组标识（目标IP地址，目标端口号）
• 当主机收到UDP报文段：
  • 检查报文段的目标端口号
  • 用该端口号将报文段定位给套接字
• 如果两个不同源IP地址/源端口号的数据报，但是有相同的目标IP地址和端口号，则被定位到相同的套接字

无连接传输：UDP

UDP: User Datagram Protocol [RFC ]

• 尽力而为的服务，报文段可能
  • 丢失
  • 送到应用进程的报文乱序
• 无连接
  • UDP发送端和接收端之间没有握手
  • 每个UDP报文段都被独立的处理
• UDP被用于：
  • 流媒体（丢失不敏感，速率敏感，应用可控制传输速率）
  • DNS
  • SNMP
• UDP上可行可靠传输：
  • 在应用层增加可靠性
  • 应用特定的差错恢复

UDP：用户数据报协议

为什么要有UDP？

• 不建立连接（会建立延时）
• 简单：在发送端和接收端没有连接状态
• 报文段的头部很小（开销小）
• 无拥塞控制和流量控制：
  • UDP可以尽可能快的发送报文段

UDP校验和

目标;检测在被传输报文段中的差错 (如比特反转)

发送方：

• 将报文段的内容视为16比特的整数
• 校验和：报文段的加法和 （1的补运算）
• 发送方将校验和放在UDP的校验和字段

接收方：

• 计算接收到的报文段的校验和
• 检查计算出的校验和与校验和字段的内容是否相等：
• 不相等––检测到差错
• 相等––没有检测到差错，但也许还是有差错