[信息与通信]七传输层.ppt

第七章 传输层 7．1传输层提供的服务 7．1．1 传输层概述 传输层位于网络体系结构的第四层，是整个网络体系结构的核心部分。如果将传输层以上的各层均作为应用层，则传输层直接与上层应用层进行数据通信。需要提到的是，在通信子网中是没有传输层的，它只存在于通信子网以外的各主机中。如果将整个网络体系结构从网络功能和用户功能角度来划分，传输层不在网络功能部分，而是属于用户功能层的最底层. 在网络体系结构中，网络层是通信子网的组成部分，它可以从源端机到目的端机之间传输数据，而且在提供虚电路服务时，就已经将数据包进行了排序。由于通信子网在运行中可能会出现数据包丢失、数据包顺序排错、网络故障等问题，使得通信子网提供的传输服务不可靠，所以必须在网络层与应用层之间设置传输层来克服通信子网自身难以解决的问题，改善和优化传输服务质量。这样通信子网本身实现数据传输的一些技术细节以及一些不够完善的地方可由传输层来进行屏蔽。 7．1．2 提供给高层的服务 传输层的最终目标是利用网络层提供的服务向其用户(一般是应用层的进程)提供有效、可靠且价格合理的服务。其主要任务是：在优化网络服务的基础上，从源端机到目的端机提供可靠的、价格合理的数据传输，使高层服务用户在相互通信时不必关心通信子网实现的细节，即与所使用的网络无关。所以在通信子网内的各个交换节点以及连接各通信子网的路由器中，都没有传输层。当今流行的网络操作系统都支持多用户、多任务机制，因此可能发生多个应用程序同时需要和其他计算机进行通信的现象，传输层可以使多对进程间的通信复用到一个网络连接上，以此来完成多对应用程序间的通信。 例如，设两台计算机主机A和主机B要进行数据通信，在计算机A和计算机B上同时有两个应用程序在运行，每对应用程序需要通过两个互连的网络才能进行数据通信，如主机A上的应用程序APl要和主机B上的应用程序AP3进行通信 数据传输的过程如图 数据在两台主机间传送的整个过程，在物理层上可以透明地传输数据的比特流：在数据链路层上使得各条链路能传送无差错的数据帧(数据帧按顺序、无丢失、无重复)；在网络层上提供了路由选择和网络互连的功能，使得主机A发送的数据段能够按照合理的路由到达主机B。但是在此过程中，到达主机B的数据并不一定是最可靠的，为了提高网络服务的质量，在传输层需要再次优化网络服务，并向高层用户屏蔽通信子网的细节，使高层用户看见的就好像在两个传输层实体之间有一条端到端的、可靠的、全双工的通信通路一样。在整个通信过程中，数据在传输层上才是第一次实现真正意义的端到端的数据通信。 要想实现传输层的功能，必须在主机中装有传输层协议，此协议一般都可支持多个进程的连接。如上述例子中，它同时支持两对应用进程进行通信。在传输层中完成传输功能的硬件和软件被称为传输实体TSAP(Transport Service Access Point，传输服务访问点)。通过传输实体，传输层可以向应用层提供传输服务 使用传输服务的是应用层中的各种应用进程，也可以称为应用层实体或传输层服务用户，传输层中两个对等的传输实体之间遵循传输协议，它保证了传输层能够向应用层提供可靠的传输服务，在传输层提供的服务中，也使用了下层网络层提供的网络服务。在图中，TSAP和NSAP分别为传输层和网络层的服务访问点。 3．传输层协议运行环境的特点 传输服务是通过建立连接的两个传输实体之间执行传输层协议来实现的。在某些方面，传输层协议和数据链路层协议很相似。它们都必须解决差错控制、分组拆装、流量控制等问题。通信的两个数据链路层之间是通过物理通道直接连接的。而两个会话主机的传输层之间面对的是一个通信子网。这个通信子网可能是一个结构十分复杂的互联网络。这一差异对协议的设计将会产生很大的影响。无论是主机至路由器，或者是路由器至路由器之间的数据链路连接，它们都是建立在一个点对点物理线路的基础之上的。因此，在设计传输层协议和数据链路层协议所面对的情况是不相同的。 这种差距表现在： ①传输层连接建立过程比较复杂； ②传输层之间数据包传输过程比较复杂。 在路由器至路由器之间传输一帧数据时，该帧可以直接通过两个路由器的物理线路，从源路由器传输到目的路由器。帧的传输延迟是结点处理的时间与物理线路传输延迟之和。两个会话的传输层之间传输的数据包，在通过子网的过程中需要经过多个路由器和通信线路，造成影响传输层之间数据包传输延迟与差错的因素太多。因此，我们必须研究数据包通过子网的差错控制、分组拆装、流量控制等问题，去寻找合适的方法，制定相应的协议。 7．1．3 网络服务与服务质量 1．服务 服务(service)是计算机网络中是一个很重要的概念。在网络层次结构中，各层之间是有严格的依赖关系，各层的分工和协作集中地体现在相邻层之间的界面上