計算機網絡傳輸層

傳輸層

●不同主機程序間提供端到端的邏輯通信功能，協定運作于端系統，而非路由器。運輸層從不同的套接字接收資料并進行封裝，生成封包段，交給網絡層

●封包段：

#源端口 #目的端口

運輸層首部其他字段

資料（來自應用層）

●UDP

套接字組成：二進制組（IP位址，端口号），可用一個套接字接受來自不同源的資料

多個UDP段互相獨立，提供盡力而為的服務

◎提供有限的可靠性（UDP的檢驗和）：

發送方：

将資料按16位劃分，對所有的劃分段求和，超過最高位的加到最低位，最後對和求反得校驗碼

接收方：

校驗碼和16位劃分求和，與上同理，全1則無錯

◎優點：

效率高，傳輸開銷小

●可靠傳輸服務得實作：

低層信道通過可靠的資料傳輸向上保證有效

Rdt1.0：信道完全可靠，收發雙方速率比對

發送方：将資料發向下一信道

接收方：從下層信道讀取資料

Rdt2.0：信道不完全可靠，可能産生比特差錯，但不丢失分組

處理：讓發送方攜帶檢錯字段，接收方發送确認或者否定确認，發送方收到否定确認則重傳上一個分組（停等）

缺陷：未考慮ACK或NAK确認出錯的情況

處理：ACK、NAK加校驗和，發送方接到錯誤的确認則重傳

缺陷：可能重複重傳造成備援

處理：發送資料首部加一個序列，如重複，丢棄，傳回ACK。

Rdt2.1:封包、ACK、NAK有檢錯字段，資料分組增加序号

序号：

停等協定：0，1，0，1…一位即可

Rdt2.2:在ACK中增加序列字段，去掉NAK

接收方收到出錯的封包，傳上一個ACK，接收方接到上一個ACK重新傳此封包。

Rdt3.0：具有比特差錯且可丢包

處理：發送方加入定時，逾時即重發

缺陷：時延過大導緻備援

處理：增加序号

●流水線技術

發送方不再停等，區間連續發送分組

需要緩存：

發送方：發送但未确認的分組

接收方：正确接收但未向上層送出的分組

◎GBN（go back n）協定（回退n步）：

發送方：連續發送n個分組

收到未确認分組的ACK，繼續發送後續可發送分組

逾時，從未收到ACK的第一個重發

接收方：

收到正确且有序的分組：存入緩存，傳回ACK

出錯或亂序分組：傳回最後一個正确的ACK

發送視窗（視窗大小：n）：

[0,base-1]已收到确認 [base,next-1]已發送未确認 [next,base+n-1]目前可發送 >=base+n不能發送

發送視窗大小的确定（避免ACK丢包）：

設位數為k，發送視窗為2^k-1

eg：位數為3，則視窗依次為0123456，7012345，6701234

◎選擇性重傳SR：

GBN的差序造成備援

收到ACK即标記确認，ACK等于基序号，發送視窗移動到最小未确認分組處。

發送視窗大小的确定（避免錯誤的标記）：

設位數為k，發送視窗為2^k/2

eg：位數為2，則視窗一次為01，23，01，23…

◎問題：收到以前時延較大的分組

處理：規定分組在網絡中的最長壽命

●TCP

套接字組成：四元組（源IP位址，源端口号，目的IP位址，目的端口号），一個程序對應一個套接字

◎伺服器動作：

先産生一個套接字監聽來自客戶機的請求——客戶機建立套接字并與伺服器連接配接——伺服器收到連接配接請求後，建立一個新的套接字與用戶端連接配接，老的套接字繼續監聽其他請求

○高性能多線程Web伺服器：一個程序三個線程對應三個TCP套接字

◎面向連接配接：三次握手建立連接配接

◎全雙工：連接配接上雙向資料流，有各自獨立序号，且起始序号随機

●擁塞控制：

◎端到端擁塞控制：端系統對網絡觀察判斷是否擁塞

◎網絡輔助的擁塞控制：路由器告知端是否擁塞，并說明自己的能支援的傳輸速率

直接回報：路由器直接告知

經過接收方回報：路由器對發送方字段标記，接收方接受了再告知發送方網絡是否擁塞

◎TCP的擁塞控制：

端到端擁塞控制

判定擁塞：連續接到三個重複ACK

處理：擁塞視窗

分别描述停止等待協定、GBN、SR協定的工作原理（基本思想），并給出發送視窗和接收視窗尺寸與序号位數的關系。

協定 原理

停等 等一個确認，再發一個

GBN 以組為機關且按序

SR 對一組内增加标記，允許亂序