ch3 运输层
服务
为不同主机上的应用进程（应用层）之间提供逻
辑通信
运输协议运行在端系统中（路由器不涉及）
发送方：将应用报文划分为段，传向网络层
接收方：将段重新装配为报文，传向应用层
应用可供使用的运输协议不止一个
因特网：TCP和UDP
依赖、强化网络层服务
3.2 多路复用与多路分解
家庭类比:
12个孩子向12个孩子发信
（Ann和Bill负责收发信件）
◼ Bill从邮递员处收到一批信，通过查看收信人姓名将信
件交付到其他人手中，他执行的就是一个多路分解操
作。
◼ Ann从其他人手中收集信件并交给邮递员时，她执行
的就是一个多路复用操作。
主机接收IP数据报
每个数据报承载1个运输层段
每个段具有源、目的端口号 （特定应用程序有周知端口号）
主机使用IP地址&端口号将段定向到适当的套接字
UDP套接字由二元组标识 :(目的地IP地址，目的地端口号)
◼当主机接收UDP段时：
◼ 在段中检查目的地端口号
◼ 将UDP段定向到具有该端口号的套接字
◼具有不同源IP地址和/或源端口号的IP数据报定向到相同的套接字
TCP套接字由四元组标识：
源IP地址-源端口号-目的IP地址-目的端口号
Web服务器对每个连接的客户机具有不同的套接字
Web服务器对每个连接的客户机具有不同的套接字
3.4可靠数据传输
1. 数据包和序列号
- 数据包：数据在网络中被分割成小块，称为数据包。
- 序列号：每个数据包都有一个唯一的序列号，用于标识数据的顺序。这有助于接收方按正确的顺序重组数据。
2. 确认（ACK）
- 确认机制：接收方在成功接收到数据包后，会发送一个确认消息（ACK）回发送方，表示该数据包已成功接收。
- 超时重传：如果发送方在一定时间内未收到ACK，它会重传该数据包。
3. 数据完整性检查
- 校验和：在发送数据包时，发送方计算数据的校验和，并将其附加到数据包中。接收方在接收到数据包后，重新计算校验和并与附加的校验和进行比较，检查数据是否完整且未被篡改。
4. 流量控制
- 流量控制：为了防止接收方处理不过来，发送方会根据接收方的处理能力调整发送速率。这可以通过滑动窗口协议等方法实现。
5. 拥塞控制
- 拥塞控制：在网络拥堵时，发送方会减少数据发送速率，以避免进一步加剧拥塞。这通常通过监测网络的延迟和数据包丢失情况来实现。
3.6 拥塞控制原理
表现：
◼ 丢包 (路由器缓存区溢出)
◼ 长时延 (路由器缓存区中排队)
拥塞控制的两种方法详解
端到端的拥塞控制
基本特征
-
信息获取方式
- 没有从网络获得明确的拥塞反馈
- 完全依赖端系统（发送方和接收方）自身的观察和推断
-
拥塞检测机制
-
通过观察网络中的关键指标来推断拥塞状况
-
主要观测指标：
- 数据包传输延迟
- 数据包丢失情况
- 网络吞吐量变化
-
-
典型实现
-
TCP协议广泛采用这种方法
-
主要通过以下机制实现：
- 慢启动
- 拥塞避免
- 快重传
- 快恢复
-
工作原理
- 发送方通过观察ACK返回情况
- 分析往返时间（RTT）
- 监控数据包丢失率
- 动态调整发送窗口大小
网络辅助的拥塞控制
基本特征
-
信息获取方式
- 路由器主动为端系统提供拥塞反馈
- 直接的网络层拥塞信号
-
拥塞信号机制
-
使用最简单的方式：单个比特指示链路拥塞状态
-
常见于不同网络协议：
- SNA（系统网络架构）
- DECnet
- TCP/IP ECN（显式拥塞通知）
- ATM（异步传输模式）
-
-
控制方法
- 路由器直接告知发送方降低发送速率
- 提供精确的网络拥塞状态信息
工作原理
- 网络设备（路由器）实时监控链路负载
- 当链路接近饱和时，设置拥塞标志
- 通过特定信号通知发送方调整发送速率
两种方法的对比
| 特征 | 端到端拥塞控制 | 网络辅助拥塞控制 |
|---|---|---|
| 信息来源 | 端系统自身观察 | 网络设备直接提供 |
| 实现复杂度 | 相对复杂 | 相对简单 |
| 适用协议 | TCP | SNA, DECnet, ECN |
| 反馈精确度 | 间接推断 | 直接指示 |
两种方法的对比
优缺点分析
端到端拥塞控制
优点：
- 不需要网络设备额外支持
- 适应性强
- 可以应用于各种网络环境
缺点：
- 反应可能较慢
- 依赖间接推断
- 可能出现滞后
网络辅助拥塞控制
优点：
- 反馈精确直接
- 网络设备可以实时告知拥塞情况
- 控制更加精准
缺点：
- 需要网络设备支持
- 实现成本较高
- 可能增加网络复杂度
实际应用思考
在实际网络中，这两种方法often是互补的。现代网络协议倾向于结合两种方法的优点，以获得更好的拥塞控制效果。
结语
理解拥塞控制不仅仅是技术细节，更是网络资源合理利用的艺术。通过巧妙的机制，我们可以让数据在网络中高效、公平地传输。
希望这个详细的解释能帮助你深入理解拥塞控制的两类方法。如果你有任何疑问，随时可以问我！
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