计算机网络W8 传输层 TransportLayer

阅读数: 次 2020-05-08

计算机网络W8:传输层TransportLayer

大作业

P119

要求完成书上的4个作业中的作业1和作业4.

最好的是作业1和作业4都完成并串起来.

基本要求:作业1 要完成,作业1完成才是project完成的底线.

作业1要考虑大的负载和多线程.

写正确v.s.写的性能提高.

概览

UDP与TCP的工作原理;
多路分解
TCP:可靠的数据传输,网络层的服务模式却是尽力而为,当IP层/链路无法保证可靠性时,TCP如何做到它是一种可靠的数据传输呢?

在搭载了可靠上,又希望它能做到流量控制和拥塞控制;

[难点]
UDP没有流量控制和拥塞控制;
多路复用
多路分解

传输层是端系统进程到端系统进程的,

发送:多个application传入到一个网络;

接收:网络/传输层如何将数据报文分解到多个应用层去.

3.1 传输层协议

传输层解决的是两个端系统上的进程之间的传输.

网络层解决的是两个主机,(端系统)时间的传输.

即便是实验的socket也是走了一圈的网路的.

发送端:

下流程叫多路复用

应用层给传输层一些segments,

传输层再加上一些报文头,端口号.

传输层再将报文段传输给网络层.

接收端:

下流程叫多路分解

传输层将报文段组装成message,上传给相应的应用;

ISOference

可靠性的理解

发送端的数据一定可以被无差错的传送给接收端.
应用层的DNS和其他一些P2P应用,如BT也会使用UDP;
传输层的HTTP,FTP,SMTP,POP3;

TCP往下的网络层,无法提供可靠性,只能best-effort;

可以乱序到达,但是TCP要有办法将其排列的跟发送顺序一样,排列完毕以后再交付给应用层;

UDP既无法保证可靠,也无法保证有序的交付.

no-frills extension of “best-effort “IP

IP是网络层的

3.2 多路复用与多路分解

多对1:复用;

![截屏2020-05-08下午1.48.41](/Users/chixinning/Library/Application Support/typora-user-images/截屏2020-05-08下午1.48.41.png)

分解:根据不同的端口号进行分解.

具体工作情况

UDP segment format

sourcePort	destport
Other header fields()	Other header fields()
Application data(payload)	Application data(payload)

host receives IP datagrams
Host uses IP addresses and port number to direct segment to appropriate socket.

多路分解由传输层完成,纯属层根据相应的IP与端口,投给相应的socket

多路复用：从源主机的不同套接字中收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息（这将在多路分解时使用）从而生成报文段，然后将报文段传递到网络层的工作称为多路复用。

多路分解：将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的工作称为多路分解。

多路分解和多路复用的TCP和UDP的过程不一样,二者都是由传输层完成的.

复用:不同套接字风装-》网络层

多路分解:网络层->交付到套接字

因为TCP是要建立连接的

TCP segment format

TCP 连接由四个字段定义:

源IP源端口

目标IP目标端口

socket不是只对应了一个进程,将socket理解成通信信号能更好的理解.

对于访问华师大官网的80端口,为了性能的提高,设置了线程服务器;

即线程服务器httpserver可以让性能变得更高一些.

当端口号是一样的时候,无法通过端口号区分,此时一个链接由4个字段标示,这是与TCP的一个很大的区别.

之前是先建立好连接的

3.3协议如何的设计

UDP

IP层作为网络层尽力而为,UDP没有做一些更可靠的东西,故UDP仍然是尽力而为.

故UDP无法做到保序,故顺序有可能发生变化;

UDP没有发送者和接受者之间握手建立连接的过程;

DNS

DNS没有连续大量数据传输,只是简单的一个查询和一个回答,数据量很小时,单个的数据报文既可以完成,所以DNS只需要UDP即可.

UDP是一个Threshold范围内的容忍度.容忍度的检测时是app层完成的.

UDP报文:

报文头短
Checksum:传输过程中错误处理.只能看到错误,无法纠错.

以原数据每16位作为一个分割,每一位加起来,和的高位溢出放到低位,取反码作为校验和.

如果是16个1,则传输正确.
校验有很多编码方式;

![截屏2020-05-08下午2.19.13](/Users/chixinning/Library/Application Support/typora-user-images/截屏2020-05-08下午2.19.13.png)

Checksum只是我做的一个记号,最后这个记号只有16位.

唯一付出的存储代价是那个checksum的16位,但又付出了计算代价.

3.4 TCP的可靠性如何保证

可靠性是逐步保证和实现的.

可靠的数据传输top10problem之一

在不可靠的信道上建立可靠的传输

rdt_send()//reliable
Udt_send()//unreliable

![截屏2020-05-08下午2.28.51](/Users/chixinning/Library/Application Support/typora-user-images/截屏2020-05-08下午2.28.51.png)

Reliable data transfer

Ret_send<->udt_end<->unreliable channel<->rdt_rcv->deliver_data()

有限状态机FSM

一个状态到另一个状态中间发生了迁移.

数据流与控制流;

在传输的过程中,数据是没有错误的?

在传输的过程中,数据产生了错误的,但是数据并没有丢失,此时发送和接收是什么样的?

在传输的过程中,数据产生了错误的,数据也丢失,此时发送和接收是什么样的?

停等模式:性能低

流水线模式:

如何设计一个协议,协议是状态机的一个迁移?

Reference:[阮一峰的个人博客](http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/06/tcp-protocol.html