3.5.1運(yùn)輸層
1.運(yùn)輸層在中的地位和作用
OSI七層模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層協(xié)議。運(yùn)輸層負(fù)責(zé)端到端的通信,既是七層模型中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的層,又是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中間層。運(yùn)輸層位于網(wǎng)絡(luò)層之上、會(huì)話層之下,它利用網(wǎng)絡(luò)層子系統(tǒng)提供給它的服務(wù)去開發(fā)本層的功能,并實(shí)現(xiàn)本層對(duì)會(huì)話層的服務(wù)。
運(yùn)輸層是OSI七層模型中最重要、最關(guān)鍵的一層,是惟一負(fù)責(zé)總體數(shù)據(jù)傳輸和控制的一層。運(yùn)輸層的兩個(gè)主要目的是:第一,提供可靠的端到端的通信;第二,向會(huì)話層提供獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸服務(wù)。
在討論為實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)所應(yīng)具有的功能之前,先考察一下運(yùn)輸層所處的地位。首先,運(yùn)輸層之上的會(huì)話層、表示層及應(yīng)用層均不包含任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?而網(wǎng)絡(luò)層又不一定需要保證發(fā)送站的數(shù)據(jù)可靠地送至目的站;其次,會(huì)話層不必考慮實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、屬性、連接方式等實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。
根據(jù)運(yùn)輸層在七層模型中的目的和地位,它的主要功能是:對(duì)一個(gè)進(jìn)行的對(duì)話或連接提供可靠的運(yùn)輸服務(wù),在通向網(wǎng)絡(luò)的單一物理連接上實(shí)現(xiàn)該連接的復(fù)用,在單一連接上提供端到端的序號(hào)與流量控制、端到端的差錯(cuò)控制及恢復(fù)等服務(wù)。
運(yùn)輸層反映并擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)層子系統(tǒng)的服務(wù)功能,并通過運(yùn)輸層地址提供給高層用戶傳輸數(shù)據(jù)的通信端口,使系統(tǒng)間高層資源的共享不必考慮數(shù)據(jù)通信方面的問題。
2.運(yùn)輸服務(wù)
運(yùn)輸層的服務(wù)包括的內(nèi)容有:服務(wù)的類型、服務(wù)的等級(jí)、數(shù)據(jù)傳輸、用戶接口、連接管理、快速數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)報(bào)告、安全保密等。
(1)服務(wù)類型。運(yùn)輸服務(wù)有兩大類,即面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。面向連接的服務(wù)提供運(yùn)輸服務(wù)用戶之間邏輯連接的建立、維持和拆除,是可靠的服務(wù),可提供流量控制、差錯(cuò)控制和序列控制。無連接服務(wù)即數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù),只能提供不可靠的服務(wù)。
需要說明的是,面向連接的運(yùn)輸服務(wù)與面向連接的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)十分相似,兩者都向用戶提供連接的建立、維持和拆除,而元連接的運(yùn)輸服務(wù)與元連接的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)也十分相似。那么,既然運(yùn)輸層服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)如此相似,又為什么要將它們劃分成兩個(gè)層次呢?前面章節(jié)已經(jīng)介紹過,網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的一個(gè)組成部分,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量并不可靠,如會(huì)頻繁地丟失分組、網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)可能崩潰或不斷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)復(fù)位。對(duì)于這些情況,用戶將束手無策,因?yàn)橛脩舨荒軐?duì)通信子網(wǎng)加以控制,因而無法采用更優(yōu)的通信處理機(jī)來解決網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量低劣的問題,更不能通過改進(jìn)數(shù)據(jù)鏈路層糾錯(cuò)能力來改善它。解決這一問題的惟一可能辦法就是在網(wǎng)絡(luò)層之上增加一層運(yùn)輸層。運(yùn)輸層的存在,使運(yùn)輸服務(wù)比網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更可靠,分組的丟失、殘缺、甚至網(wǎng)絡(luò)的復(fù)位均可被運(yùn)輸層檢測(cè)出來,并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。而且,因?yàn)檫\(yùn)輸服務(wù)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可以采用一種標(biāo)準(zhǔn)的原語(yǔ)集作為運(yùn)輸服務(wù),而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)則隨不同的網(wǎng)絡(luò)可能有很大的不同。因?yàn)檫\(yùn)輸服務(wù)是標(biāo)準(zhǔn)的,用運(yùn)輸服務(wù)原語(yǔ)編寫的應(yīng)用程序能廣泛適用于各種網(wǎng)絡(luò),因而不必?fù)?dān)心不同的通信子網(wǎng)所提供的不同的服務(wù)及服務(wù)質(zhì)量。
(2)服務(wù)等級(jí)。運(yùn)輸協(xié)議實(shí)體應(yīng)該允許運(yùn)輸層用戶能選擇運(yùn)輸層所提供的服務(wù)等級(jí),以利于更有效地利用所提供的鏈路及互連網(wǎng)絡(luò)的資源。可供選擇的服務(wù)包括差錯(cuò)和丟失數(shù)據(jù)的程度、允許的平均延遲和延遲、允許的平均吞吐率和最小吞吐率以及優(yōu)先級(jí)水平等。根據(jù)這些要求可將運(yùn)輸層協(xié)議服務(wù)等級(jí)細(xì)分為以下四類:
①可i靠的面向連接的協(xié)議;
②不可靠的無連接協(xié)議;
③需要定序和定時(shí)傳輸?shù)脑捯魝鬏攨f(xié)議:
④需要快速和高可靠的實(shí)時(shí)協(xié)議。
(3)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)是在兩個(gè)運(yùn)輸實(shí)體之間傳輸用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。一般采用全雙工服務(wù),個(gè)別也可采用半雙工服務(wù)。數(shù)據(jù)可分為正常的服務(wù)數(shù)據(jù)分組和快速服務(wù)數(shù)據(jù)分組兩種,對(duì)快速服數(shù)據(jù)分組的傳輸可暫時(shí)中止當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸,在接收端用中斷方式優(yōu)先接收。
(4)用戶接口。用戶接口機(jī)制可以有多種方式,包括采用過程調(diào)用、通過郵箱傳輸數(shù)據(jù)和參數(shù)、用DMA方式在主機(jī)與具有運(yùn)輸層實(shí)體的前端處理機(jī)之間傳輸?shù)取?BR> (5)連接管理。面向連接的協(xié)議需要提供建立和終止連接的功能。一般總是提供對(duì)稱的功能,即兩個(gè)對(duì)話的實(shí)體都有連接管理的功能,對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用也有僅對(duì)一方提供連接管理功能的情況。連接的終止可以采用立即終止傳輸,或等待全部數(shù)據(jù)傳輸完再終止連接。
1.運(yùn)輸層在中的地位和作用
OSI七層模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層協(xié)議。運(yùn)輸層負(fù)責(zé)端到端的通信,既是七層模型中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的層,又是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中間層。運(yùn)輸層位于網(wǎng)絡(luò)層之上、會(huì)話層之下,它利用網(wǎng)絡(luò)層子系統(tǒng)提供給它的服務(wù)去開發(fā)本層的功能,并實(shí)現(xiàn)本層對(duì)會(huì)話層的服務(wù)。
運(yùn)輸層是OSI七層模型中最重要、最關(guān)鍵的一層,是惟一負(fù)責(zé)總體數(shù)據(jù)傳輸和控制的一層。運(yùn)輸層的兩個(gè)主要目的是:第一,提供可靠的端到端的通信;第二,向會(huì)話層提供獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸服務(wù)。
在討論為實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)所應(yīng)具有的功能之前,先考察一下運(yùn)輸層所處的地位。首先,運(yùn)輸層之上的會(huì)話層、表示層及應(yīng)用層均不包含任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?而網(wǎng)絡(luò)層又不一定需要保證發(fā)送站的數(shù)據(jù)可靠地送至目的站;其次,會(huì)話層不必考慮實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、屬性、連接方式等實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。
根據(jù)運(yùn)輸層在七層模型中的目的和地位,它的主要功能是:對(duì)一個(gè)進(jìn)行的對(duì)話或連接提供可靠的運(yùn)輸服務(wù),在通向網(wǎng)絡(luò)的單一物理連接上實(shí)現(xiàn)該連接的復(fù)用,在單一連接上提供端到端的序號(hào)與流量控制、端到端的差錯(cuò)控制及恢復(fù)等服務(wù)。
運(yùn)輸層反映并擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)層子系統(tǒng)的服務(wù)功能,并通過運(yùn)輸層地址提供給高層用戶傳輸數(shù)據(jù)的通信端口,使系統(tǒng)間高層資源的共享不必考慮數(shù)據(jù)通信方面的問題。
2.運(yùn)輸服務(wù)
運(yùn)輸層的服務(wù)包括的內(nèi)容有:服務(wù)的類型、服務(wù)的等級(jí)、數(shù)據(jù)傳輸、用戶接口、連接管理、快速數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)報(bào)告、安全保密等。
(1)服務(wù)類型。運(yùn)輸服務(wù)有兩大類,即面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。面向連接的服務(wù)提供運(yùn)輸服務(wù)用戶之間邏輯連接的建立、維持和拆除,是可靠的服務(wù),可提供流量控制、差錯(cuò)控制和序列控制。無連接服務(wù)即數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù),只能提供不可靠的服務(wù)。
需要說明的是,面向連接的運(yùn)輸服務(wù)與面向連接的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)十分相似,兩者都向用戶提供連接的建立、維持和拆除,而元連接的運(yùn)輸服務(wù)與元連接的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)也十分相似。那么,既然運(yùn)輸層服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)如此相似,又為什么要將它們劃分成兩個(gè)層次呢?前面章節(jié)已經(jīng)介紹過,網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的一個(gè)組成部分,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量并不可靠,如會(huì)頻繁地丟失分組、網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)可能崩潰或不斷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)復(fù)位。對(duì)于這些情況,用戶將束手無策,因?yàn)橛脩舨荒軐?duì)通信子網(wǎng)加以控制,因而無法采用更優(yōu)的通信處理機(jī)來解決網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量低劣的問題,更不能通過改進(jìn)數(shù)據(jù)鏈路層糾錯(cuò)能力來改善它。解決這一問題的惟一可能辦法就是在網(wǎng)絡(luò)層之上增加一層運(yùn)輸層。運(yùn)輸層的存在,使運(yùn)輸服務(wù)比網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更可靠,分組的丟失、殘缺、甚至網(wǎng)絡(luò)的復(fù)位均可被運(yùn)輸層檢測(cè)出來,并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。而且,因?yàn)檫\(yùn)輸服務(wù)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可以采用一種標(biāo)準(zhǔn)的原語(yǔ)集作為運(yùn)輸服務(wù),而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)則隨不同的網(wǎng)絡(luò)可能有很大的不同。因?yàn)檫\(yùn)輸服務(wù)是標(biāo)準(zhǔn)的,用運(yùn)輸服務(wù)原語(yǔ)編寫的應(yīng)用程序能廣泛適用于各種網(wǎng)絡(luò),因而不必?fù)?dān)心不同的通信子網(wǎng)所提供的不同的服務(wù)及服務(wù)質(zhì)量。
(2)服務(wù)等級(jí)。運(yùn)輸協(xié)議實(shí)體應(yīng)該允許運(yùn)輸層用戶能選擇運(yùn)輸層所提供的服務(wù)等級(jí),以利于更有效地利用所提供的鏈路及互連網(wǎng)絡(luò)的資源。可供選擇的服務(wù)包括差錯(cuò)和丟失數(shù)據(jù)的程度、允許的平均延遲和延遲、允許的平均吞吐率和最小吞吐率以及優(yōu)先級(jí)水平等。根據(jù)這些要求可將運(yùn)輸層協(xié)議服務(wù)等級(jí)細(xì)分為以下四類:
①可i靠的面向連接的協(xié)議;
②不可靠的無連接協(xié)議;
③需要定序和定時(shí)傳輸?shù)脑捯魝鬏攨f(xié)議:
④需要快速和高可靠的實(shí)時(shí)協(xié)議。
(3)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)是在兩個(gè)運(yùn)輸實(shí)體之間傳輸用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。一般采用全雙工服務(wù),個(gè)別也可采用半雙工服務(wù)。數(shù)據(jù)可分為正常的服務(wù)數(shù)據(jù)分組和快速服務(wù)數(shù)據(jù)分組兩種,對(duì)快速服數(shù)據(jù)分組的傳輸可暫時(shí)中止當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸,在接收端用中斷方式優(yōu)先接收。
(4)用戶接口。用戶接口機(jī)制可以有多種方式,包括采用過程調(diào)用、通過郵箱傳輸數(shù)據(jù)和參數(shù)、用DMA方式在主機(jī)與具有運(yùn)輸層實(shí)體的前端處理機(jī)之間傳輸?shù)取?BR> (5)連接管理。面向連接的協(xié)議需要提供建立和終止連接的功能。一般總是提供對(duì)稱的功能,即兩個(gè)對(duì)話的實(shí)體都有連接管理的功能,對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用也有僅對(duì)一方提供連接管理功能的情況。連接的終止可以采用立即終止傳輸,或等待全部數(shù)據(jù)傳輸完再終止連接。