3.1 Transport Layer Dịch vụ và nguyên tắc

Nằm giữa các ứng dụng và các lớp mạng, lớp vận chuyển là trong cốt lõi của kiến ​​trúc mạng lớp. Nó có vai trò quan trọng của việc cung cấp dịch vụ truyền thông trực tiếp đến quá trình ứng dụng đang chạy trên máy khác nhau. Trong chương này, chúng tôi sẽ kiểm tra các dịch vụ possibleness được cung cấp bởi một giao thức lớp vận chuyển và các nguyên tắc của phương pháp tiếp cận khác nhau đối với việc cung cấp các dịch vụ tổng hợp. Vì vậy, chúng tôi sẽ xem làm thế nào các dịch vụ được thực hiện tổng hợp và thuyết minh trong các giao thức hiện có, như thường lệ, chú trọng đặc biệt sẽ được givenName để các giao thức Internet, Cụ thể, TCP và các giao thức lớp truyền tải UDP.

Trong hai phần trước chúng tôi đã đề cập đến vai trò của tầng vận chuyển và các dịch vụ đã cung cấp. Nhanh chóng chúng ta hãy xem những gì chúng tôi đã học được Đã về lớp vận chuyển:

Một giao thức lớp vận chuyển Cung cấp cho truyền thông hợp lý giữa các quá trình ứng dụng đang chạy trên máy khác nhau. Bởi truyền thông "hợp lý", có nghĩa là chúng tôi đã làm Mặc dù các quy trình ứng dụng giao tiếp không được kết nối vật lý với eachother (thực sự, họ có thể là trên khía cạnh khác nhau của hành tinh, kết nối thông qua Nhiều thiết bị định tuyến và một loạt các loại liên kết), từ các ứng dụng 'quan điểm, đó là, nếu theywere kết nối vật lý. Quá trình ứng dụng sử dụng giao tiếp hợp lý cung cấp bởi tầng giao thông để gửi tin nhắn với eachother, miễn phí cho những lo lắng về các chi tiết của cơ sở hạ tầng vật lý được sử dụng để mang thông điệp luận án. Hình 3,1-1 Minh hoạ khái niệm về truyền thông hợp lý.

Như thể hiện trong hình 3,1-1, giao thức lớp vận chuyển được thực hiện trong hệ thống đầu cuối, nhưng không phải trong các bộ định tuyến mạng. Bộ định tuyến mạng chỉ hoạt động trên các lĩnh vực mạng lớp của lớp 3-PDU, họ không hoạt động trên các lĩnh vực giao thông vận tải lớp.

Ở phía bên gửi, tầng giao vận chuyển các tin nhắn nhận được từ một quá trình ứng dụng gửi vào 4-PDU (có nghĩa là, vận chuyển lớp đơn vị dữ liệu giao thức). Điều này được thực hiện bằng (có thể) phá vỡ các thông báo ứng dụng vào những phần nhỏ hơn và thêm một tiêu đề vận chuyển lớp cho mỗi đoạn để tạo ra 4-PDU. Các lớp truyền tải sau đó vượt qua 4-PDU đến lớp mạng, trong đó mỗi 4-PDU được đóng gói vào một 3-PDU. Ở phía bên nhận, tầng giao vận Nhận The 4-PDU từ tầng mạng, vận chuyển Loại bỏ các tiêu đề từ 4-PDU, lắp ghép các thông điệp và chuyển chúng vào một quá trình ứng dụng nhận được.

Một mạng máy tính có thể thực hiện nhiều hơn một giao thức lớp vận chuyển có sẵn cho các ứng dụng mạng. Ví dụ, mạng Internet có hai giao thức - TCP và UDP. Mỗi giao thức tổng hợp Cung cấp một bộ khác nhau của dịch vụ tầng giao thông cho các ứng dụng gọi.

Giao thức tất cả các lớp truyền tải để cung cấp ứng dụng ghép kênh / demultiplexing dịch vụ. Dịch vụ này sẽ được mô tả chi tiết trong các phần tiếp theo. Như được thảo luận trong mục 2.1, ngoài dịch vụ ghép / demultiplexing, một giao thức truyền tải có thể có thể Cung cấp dịch vụ khác để gọi các ứng dụng, bao gồm cả chuyển giao đáng tin cậy dữ liệu, bảo lãnh băng thông, bảo lãnh và sự chậm trễ.

Hình 3,1-1: Tầng giao vận Cung cấp hợp lý hơn là giao tiếp vật lý giữa các ứng dụng.

3.1.1 Mối quan hệ giữa Giao thông vận tải và mạng lớp

Từ quan điểm của các ứng dụng mạng, lớp vận chuyển là cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc cơ bản. Tất nhiên, có nhiều cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc không chỉ các lớp truyền tải. Ví dụ, lớp mạng nằm ngay dưới lớp truyền tải trong giao thức ngăn xếp. Trong khi đó, một giao thức lớp vận chuyển Cung cấp thông tin hợp lý giữa các tiến trình đang chạy trên máy khác nhau, một giao thức lớp mạng Cung cấp thông tin hợp lý giữa chủ nhà. Sự phân biệt này là tinh tế nhưng quan trọng. Hãy kiểm tra sự khác biệt này với sự trợ giúp của một hộ gia đình tương tự.

Xem xét hai ngôi nhà, một trên bờ biển phía Đông và các khác trên bờ biển phía Tây, với mỗi nhà là nhà của một chục trẻ em. Những đứa trẻ trong gia đình bờ biển phía Đông là anh em họ với những đứa trẻ trong nhà West Coast giữ. Hai đứa trẻ trong nhà giữ yêu để viết cho nhau - mỗi đứa trẻ viết mỗi anh em họ mỗi tuần, mỗi thư cung cấp bởi các dịch vụ bưu chính truyền thống trong một phong bì riêng biệt. Malthus, mỗi hộ gia đình sẽ gửi 144 lá thư cho các hộ gia đình khác mỗi tuần. (Những đứa trẻ này sẽ tiết kiệm được rất nhiều tiền nếu họ đã có e-mail). Trong mỗi nhà tổ chức có một đứa trẻ - Alice trong nhà Bờ Tây và Bob trong nhà Bờ Đông - chịu trách nhiệm thu mail và phân phối thư. Mỗi tuần Alice thăm tất cả các anh chị em của mình, thu thập e-mail, và cung cấp cho các thư đến một dịch vụ người bưu điện đã làm cho thăm hàng ngày vào nhà. Khi thư đến đến nhà West Coast, Alice do đó có được công việc phân phối mail cho anh chị em của mình. Bob có một công việc tương tự như trên bờ biển Đông.

Trong ví dụ này, các dịch vụ bưu chính Cung cấp thông tin hợp lý giữa hai nhà - dịch vụ bưu chính chuyển mail từ nhà này sang nhà, không phải từ người này sang người khác. Mặt khác, Alice và Bob Cung cấp thông tin hợp lý giữa các anh chị em họ - Alice và Bob nhận thư từ và cung cấp thư đến, anh chị em của họ. Lưu ý rằng, từ quan điểm của người anh em họ, Alice và Bob là dịch vụ mail, mặc dù Alice và Bob chỉ là một phần (một phần hệ thống đầu cuối) của quá trình giao hàng từ đầu đến cuối. Ví dụ hộ gia đình này phục vụ như là một tương tự tốt đẹp cho giải thích cách các lớp truyền tải Liên quan đến tầng mạng:

host (còn gọi là hệ thống kết thúc) = nhà

quá trình = anh em họ

ứng dụng tin nhắn = chữ cái trong phong bì

giao thức = dịch vụ bưu chính lớp mạng (bao gồm cả người mail)

giao thức lớp vận chuyển = Alice và Bob

Tiếp tục với sự tương tự này, quan sát đã Alice và Bob làm tất cả công việc của họ trong respectivement nhà của họ; Họ không tham gia, ví dụ, trong phân loại thư trong bất kỳ trung tâm điện tử trung gian hoặc di chuyển mail từ một trung tâm thư đến khác. Tương tự như vậy, các giao thức lớp vận chuyển sống trong hệ thống đầu cuối. Bên trong để kết thúc hệ thống, một giao thức truyền tải di chuyển tin nhắn từ quá trình ứng dụng để cạnh mạng (ví dụ, lớp mạng) và ngược lại, nhưng nó không có tiếng nói nào về các thông điệp được di chuyển trong lõi mạng. Trong thực tế, như minh họa trong hình 3,1-1, router trung gian không hoạt động trên, cũng không phải Công nhận, bất kỳ thông tin có lớp vận chuyển có thể gắn vào các thông báo ứng dụng.

Tiếp tục với câu chuyện gia đình của chúng tôi, giả sử bây giờ khi nào Alice và Bob đi vào kỳ nghỉ, một cặp anh em họ - nói, Susan và Harvey - thay thế cho họ và Cung cấp các bộ sưu tập gia đình nội bộ và giao hàng của bưu điện. Thật không may cho hai gia đình, Susan và Harvey không làm bộ sưu tập và giao hàng trong cách chính xác giống như Alice và Bob. Là con trai, Susan và Harvey nhận và thả ra thư ít thường xuyên hơn và đôi khi chữ lỏng (Mà đôi khi nhai lên bởi con chó gia đình). Malthus, người anh em họ đôi Susan và Harvey không Cung cấp cùng một dịch vụ (ví dụ, mô hình dịch vụ giống nhau) như Alice và Bob. Thêm vào cách Tương tự, một mạng máy tính có thể thực hiện nhiều giao thức vận chuyển có sẵn, với mỗi giao thức cung cấp một mô hình dịch vụ khác nhau cho các ứng dụng.

Các dịch vụ possibleness đã Alice và Bob có thể quy định rõ bị hạn chế bởi các possibleness Cung cấp dịch vụ đã làm các dịch vụ bưu chính. Ví dụ, nếu các dịch vụ bưu chính không Cung cấp tối đa ràng buộc về bao lâu nó có thể làm để chuyển thư giữa hai ngôi nhà (ví dụ, ba ngày), sau đó không có cách nào đã Alice và Bob có thể đảm bảo một sự chậm trễ tối đa cho thư cung cấp hệ nào giữa các cặp anh em họ. Một cách tương tự, các dịch vụ đã làm một giao thức truyền tải có thể Cung cấp thường bị hạn chế bởi các mô hình dịch vụ của giao thức lớp mạng cơ bản. Nếu giao thức lớp mạng không thể trì hoãn hoặc băng thông Cung cấp bảo lãnh cho 4 PDU gửi giữa các máy chủ, sau đó các giao thức lớp vận chuyển không thể Cung cấp bảo lãnh băng thông hoặc chậm trễ cho các tin nhắn được gửi giữa các quá trình.

Tuy nhiên, một số dịch vụ có thể được cung cấp bởi một giao thức truyền tải ngay cả khi các giao thức mạng cơ bản không cung cấp các dịch vụ tương ứng tại tầng mạng. Ví dụ, như chúng ta sẽ thấy trong chương này, một giao thức truyền tải có thể cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy để áp dụng ngay cả khi các giao thức mạng cơ bản là không đáng tin cậy, đã là, Ngay cả khi các giao thức mạng vượt thời gian, garbles và các gói tin trùng lặp. Một ví dụ khác (Mà chúng ta sẽ khám phá trong Chương 7 Khi chúng tôi thảo luận về an ninh mạng), một giao thức truyền tải có thể sử dụng mã hóa để đảm bảo đã ứng dụng tin nhắn không được đọc bởi những kẻ xâm nhập, Ngay cả khi tầng mạng không thể đảm bảo sự bí mật của 4-PDU.

3.1.2 Tổng quan về Layer Giao thông vận tải trong Internet

Internet, và tập trung gen hơn một mạng TCP / IP, làm cho có sẵn hai giao thức vận chuyển lớp riêng biệt với lớp ứng dụng. Một trong những giao thức tổng hợp là UDP (User Datagram Protocol), trong đó quy định không đáng tin cậy, không kết nối dịch vụ cho các ứng dụng gọi. Thứ hai của các giao thức tổng hợp là TCP (Transmission Control Protocol), cung cấp một dịch vụ đáng tin cậy, hướng kết nối đến các ứng dụng gọi. Khi thiết kế một ứng dụng mạng, các nhà phát triển ứng dụng phải Xác định tình trạng của một hai giao thức vận chuyển. Như chúng ta đã thấy tại mục 2.6 và 2.7, các nhà phát triển ứng dụng lựa chọn giữa UDP và TCP Khi tạo ổ cắm.

Để đơn giản hóa các thuật ngữ, khi trong bối cảnh của internet, chúng tôi đề cập đến 4-PDU như một phân đoạn. Chúng tôi đề cập đến, tuy nhiên, đã là văn chương Internet (ví dụ, các RFC) để Đề cập đến các PDU cho TCP như một phân khúc nhưng thường Đề cập đến các PDU cho UDP như một gói tin. Vì vậy, nhưng tài liệu này cùng Internet sử dụng các thuật ngữ gói cho các PDU lớp mạng! Đối với một cuốn sách giới thiệu về mạng máy tính: như này, chúng tôi tin rằng điều đó là ít gây nhầm lẫn để chỉ cả hai giao thức TCP và UDP PDU như phân đoạn, và dự trữ các gói tin thuật ngữ cho các lớp mạng PDU.

Trước khi TRƯỚC với giới thiệu ngắn gọn của chúng tôi UDP và TCP, nó là hữu ích để nói một vài lời về lớp mạng của Internet. (Lớp mạng được kiểm tra chi tiết trong Chương 4) giao thức lớp mạng của Internet có một tên - IP, nào abbreviates "Internet Protocol". IP Cung cấp thông tin hợp lý giữa chủ nhà. Các mô hình dịch vụ IP là một dịch vụ giao hàng tốt nhất nỗ lực. Điều này có nghĩa là IP làm cho "nỗ lực tốt nhất" của mình để cung cấp phân đoạn giữa các máy chủ giao tiếp, nhưng nó làm cho không có bảo đảm. Trong đặc biệt, nó không đảm bảo phân khúc giao hàng, nó không đảm bảo trật tự giao hàng của các phân đoạn, và nó đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trong phân khúc này. Lý do để tổng hợp, IP được cho là một dịch vụ đáng tin cậy. Vì vậy, chúng tôi đã đề cập đến ở đây tất cả các máy chủ có địa chỉ IP. Chúng tôi sẽ kiểm tra địa chỉ IP cụ thể tại Chương 4, chương này chúng ta chỉ cần giữ trong mindthat mỗi máy chủ có địa chỉ IP duy nhất.

Đã đưa một cái nhìn về mô hình dịch vụ IP, bây giờ chúng ta tổng kết mô hình dịch vụ của UDP và TCP. Trách nhiệm cơ bản nhất của UDP và TCP là mở rộng cung cấp dịch vụ IP giữa hai hệ thống kết thúc với một dịch vụ giao hàng giữa hai tiến trình đang chạy trên hệ thống đầu cuối. Mở rộng cung cấp host-to-host để quá trình đến quá trình chuyển giao được gọi là ứng dụng ghép kênh và demultiplexing. Chúng tôi sẽ thảo luận về ứng dụng ghép và demultiplexing trong phần tiếp theo. UDP và TCP để Cung cấp kiểm tra tính toàn vẹn bằng cách bao gồm các lĩnh vực phát hiện lỗi trong tiêu đề của nó. Hai dịch vụ vận tải lớp tối thiểu - phân phối dữ liệu host-to-host và kiểm tra lỗi - là hai dịch vụ chỉ đã cung cấp UDP! Trong đặc biệt, như IP, UDP là một dịch vụ đáng tin cậy - nó không đảm bảo dữ liệu được gửi bởi một quá trình sẽ đến một cách tinh tế đến quá trình đích. UDP Thảo luận chi tiết trong phần 3.3.

TCP, mặt khác, cung cấp một số dịch vụ bổ sung cho các ứng dụng .. Đầu tiên và quan trọng nhất, cung cấp truyền dữ liệu đáng tin cậy. Sử dụng kiểm soát lưu lượng, số thứ tự, xác nhận và giờ (kỹ thuật, chúng tôi sẽ khám phá chi tiết trong chương này), bảo lãnh TCP truyền dữ liệu đáng tin cậy đã Đảm bảo dữ liệu được cung cấp từ quá trình gửi đến quá trình tiếp nhận, chính xác và theo thứ tự. Malthus chuyển đổi dịch vụ đáng tin cậy TCP IP giữa các hệ thống kết thúc vào một dịch vụ vận chuyển dữ liệu đáng tin cậy giữa các quá trình. Vì vậy, TCP sử dụng điều khiển tắc nghẽn. Điều khiển tắc nghẽn không hẳn là một dịch vụ cung cấp cho các ứng dụng gọi như nó là một dịch vụ cho Internet như một toàn thể - một dịch vụ cho thật tốt. Trong các điều khoản lỏng lẻo, điều khiển tắc nghẽn TCP Ngăn chặn bất kỳ một kết nối TCP từ nước tràn vào bên trái và chuyển mạch giữa các giao tiếp với các máy chủ tại số tiền quá nhiều lưu lượng truy cập. Về nguyên tắc, TCP phép các kết nối TCP đi qua một mạng lưới liên kết tắc nghẽn để không kém chia sẻ băng thông của liên kết. Này được thực hiện bằng cách điều chỉnh tốc độ nào bắt đầu từ TCPs gửi bên có thể gửi lưu lượng truy cập vào mạng. UDP, mặt khác, là không được kiểm soát. Một ứng dụng sử dụng giao thông UDP có thể gửi lưu lượng ở mức nào nó vui lòng, cho đến khi nào nó vui lòng.

Một giao thức đã Cung cấp truyền dữ liệu đáng tin cậy và ùn tắc kiểm soát là nhất thiết phải phức tạp. Chúng tôi sẽ cần một số phần để trang trải các nguyên tắc của truyền dữ liệu đáng tin cậy và điều khiển tắc nghẽn, và phần bổ sung để trang trải các giao thức TCP chính nó. Những chủ đề được Điều tra tại Mục 3.4 thông qua 3,8. Cách tiếp cận trong chương này là luân phiên giữa các nguyên tắc cơ bản và các giao thức TCP. Ví dụ, trước tiên chúng ta thảo luận về truyền dữ liệu đáng tin cậy trong một khung cảnh chung và sau đó thảo luận về cách thức TCP Cụ Cung cấp truyền dữ liệu đáng tin cậy. Tương tự như vậy, trước tiên chúng ta thảo luận về điều khiển tắc nghẽn trong một khung cảnh chung và sau đó thảo luận về cách sử dụng giao thức TCP kiểm soát tắc nghẽn. Nhưng trước khi đi vào tất cả những thứ tốt điều này, chúng ta hãy xem xét đầu tiên tại ứng dụng ghép và demultiplexing trong phần tiếp theo. 

Xem thêm video nhé