傳輸層之UD協(xié)議簡介

傳輸層

----UDP協(xié)議

1主要內(nèi)容：分布式進程通信傳輸層的基本功能網(wǎng)絡服務質量用戶報文協(xié)議UDP2

傳輸層的位置從通信和信息處理的角度看，傳輸層屬于面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最低層。傳輸層為高層用戶提供端到端的可靠的邏輯通信ApplicationTransportNetworkDataLinkPhysical面向

信息處理面向

通信用戶

功能網(wǎng)絡

功能傳輸虛電路3OSI環(huán)境4TCP/IP體系中的傳輸層協(xié)議TCPUDPIP應用層與各種網(wǎng)絡接口傳輸層網(wǎng)絡層與傳輸層協(xié)議作用范圍：6簡化的網(wǎng)絡協(xié)議體系7傳輸層與其上下層之間的關系的OSI表示法傳輸實體傳輸實體傳輸協(xié)議傳輸層層接口

傳輸服務用戶（應用層實體）

傳輸服務用戶（應用層實體）層接口

網(wǎng)絡層（或網(wǎng)際層）應用層主機A主機B傳輸層服務訪問點TSAP網(wǎng)絡層服務訪問點NSAP傳輸層存在的必要性

對于網(wǎng)絡用戶來說:希望通信雙方的主機能得到端到端的可靠通信服務。但是，網(wǎng)絡層提供的分組傳輸服務往往是不可靠的。要保證數(shù)據(jù)既不丟失也不重復，傳輸層是必不可少的。

9

了解在不同地理位置、受不同操作系統(tǒng)控制的、獨立的計算機系統(tǒng)之間是如何實現(xiàn)協(xié)同工作的？學習傳輸層目的：

10網(wǎng)絡層層及以以下的的各層層實現(xiàn)現(xiàn)了網(wǎng)網(wǎng)絡中中主機機之間間的通通信，，但數(shù)數(shù)據(jù)通通信不不是最最終的的目的的;計算機機網(wǎng)絡絡最本本質的的活動動是主主機之之間的的進程程通信信，以以實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)絡絡服務務功能能;設置傳傳輸層層的主主要目目的就就是要要實現(xiàn)現(xiàn)分布布式進進程通通信。。網(wǎng)絡環(huán)環(huán)境中中分布布式進進程通通信的的基本本概念念11進程和和進程程通信信是操操作系系統(tǒng)中中的最最基本本的概概念；；程序是是一個個在時時間上上按照照嚴格格次序序的前前后相相繼的的操作作序列列，是是一個個靜態(tài)態(tài)的概概念；；進程是是一個個動態(tài)態(tài)的概概念，，它是是一個個程序序對某某個數(shù)數(shù)據(jù)集集的執(zhí)執(zhí)行過過程；；12進程狀狀態(tài)反反映出出進程程執(zhí)行行過程程的變變化；；要保證證系統(tǒng)統(tǒng)正常常地工工作，，操作作系統(tǒng)統(tǒng)必須須對進進程的的創(chuàng)建建、撤撤消與與狀態(tài)態(tài)轉換換進行行控制制；從進程程的觀觀點看看，操操作系系統(tǒng)核核心是是控制制和協(xié)協(xié)調進進程的的運行行，解解決進進程之之間的的通信信。13在解決決單機機環(huán)境境下操操作系系統(tǒng)的的進程程通信信中：BSDUNIX引入了了管道道（pipe）、命命名管管道（（namedpipe）和軟軟中斷斷信號號（signal）機制制；AT&TUNIX引入了了消息息（message）、共共享存存儲區(qū)區(qū)（sharedmemory）和信信號量量（semaphore）等；；UNIX系統(tǒng)的的消息息、共共享存存儲區(qū)區(qū)和信信號量量統(tǒng)稱稱為進進程通通信（（interprocesscommunication，IPC）機制制；IPC機制也也不適適應于于網(wǎng)絡絡環(huán)境境中的的進程程通信信。14用最簡簡單的的語言言描述述計算算機網(wǎng)網(wǎng)絡的的功能能：計算機機網(wǎng)絡絡最根根本的的目的的是要要實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)絡絡環(huán)境境中聯(lián)聯(lián)網(wǎng)計計算機機之間間的分分布式式進程程通信信，以以實現(xiàn)現(xiàn)各種種網(wǎng)絡絡服務務功能能。15網(wǎng)絡環(huán)環(huán)境中中分布布式進進程通通信的的特點點計算機機網(wǎng)絡絡是分分布在在不同同地理理位置置的多多臺獨獨立的的計算算機系系統(tǒng)的的集合合；“獨立的計計算機系統(tǒng)統(tǒng)”意味著著連網(wǎng)的每每一臺計算算機的操作作與資源是是由自己的的操作系統(tǒng)統(tǒng)所管理；；用戶共享的的網(wǎng)絡資源源及網(wǎng)絡所所能提供的的服務功能能最終是通通過網(wǎng)絡環(huán)環(huán)境中的分分布式進程程通信來實實現(xiàn)的；16網(wǎng)絡環(huán)境中中的進程通通信與單機機系統(tǒng)內(nèi)部部的進程通通信的主要要區(qū)別：網(wǎng)網(wǎng)絡中主機機的高度自治性；不同的主機機系統(tǒng)之間間，沒有一一個統(tǒng)一的高層層操作系統(tǒng)統(tǒng)進行全局控控制、調度度與管理；；網(wǎng)絡中一臺臺主機對其其它主機的的?活動狀態(tài)?位于其它主主機系統(tǒng)中中的各個進進程狀態(tài)?這些進程什什么時間參參與網(wǎng)絡活活動?希望與網(wǎng)絡絡中哪一臺臺主機的什什么進程通通信一概無從知知道171.網(wǎng)絡環(huán)境中中分布式進進程通信需需要解決：進程命名與與尋址方法法多重協(xié)議的的識別進程間相互互作用的模模式182.網(wǎng)絡環(huán)境中中進程標識識在一臺計算算機中，不不同的進程程用進程號號或進程標標識（processID）惟一地標標識出來;網(wǎng)絡環(huán)境中中完整的進進程標識應應該是：?本地主機地地址-本地進程標標識?遠程主機地地址-遠程進程標標識進程地址也也叫做端口號（portnumber）193.多重協(xié)議的的識別UNIX操作系統(tǒng)的的TCP/IP的傳輸層就就有TCP協(xié)議和UDP協(xié)議；網(wǎng)絡環(huán)境中中一個進程程的全網(wǎng)惟惟一的標識識需要一個個三元組來來表示：協(xié)協(xié)議，本地地地址，本本地端口號號。20網(wǎng)絡環(huán)境中中一個完整整的進程通通信標識需需要一個五五元組來表表示：協(xié)議本地地址本地端口號號遠地地址遠地端口號號在UNIX操作系統(tǒng)中中:三元組又叫叫做半相關關half-association五元組叫做做一個相關關association21進程間相互互作用模式式：Client/Server模型1.Client/Server模型的基本本概念網(wǎng)絡中計算算機既為本本地用戶提提供服務，，也為網(wǎng)絡絡的其它主主機的用戶戶提供服務務;網(wǎng)絡中計算算機的硬件件、軟件與與數(shù)據(jù)資源源應該既是是本地用戶戶可以使用用的資源，，也是網(wǎng)絡絡的其它主每一項網(wǎng)絡服務都對應一個“服務程序”進程;

“服務程序”進程要為每一個獲準的網(wǎng)絡用戶請求執(zhí)行一組規(guī)定的動作，以滿足用戶網(wǎng)絡資源共享的需要;22在TCP/IP協(xié)議體系中中，進程間間的相互作作用采用客客戶/服務器(Client/Server)模型;客戶與服務務器分別表表示相互通通信的兩個個應用程序序的進程;客戶向服務務器發(fā)出服服務請求，，服務器響響應客戶的的請求，提提供客戶機機所需要的的網(wǎng)絡服務務;232.為什么要采采用客戶/服務器模型型?網(wǎng)絡資源分分布的不均均勻性網(wǎng)絡資源分分布的不均均勻性表現(xiàn)現(xiàn)在硬件、、軟件和數(shù)數(shù)據(jù)等三個個方面;網(wǎng)絡資源分分布的不均均勻性是客客觀存在的的，同時也也是網(wǎng)絡應應用系統(tǒng)設設計者的設設計思想的的體現(xiàn);“資源共享””是因為網(wǎng)網(wǎng)絡不同結結點之間在在硬件配置置、計算能能力、存儲儲能力，以以及數(shù)據(jù)分分布等方面面存在著差差距與不均均勻性；能力強、資資源豐富的的充當服務務器，能力力弱或需要要某種資源源的成為客客戶。24網(wǎng)絡環(huán)境中中進程通信信的異步性性不同主機系系統(tǒng)中進程程什么時間間發(fā)出通信信請求，希希望和哪一一臺主機的的哪一個進進程通信，，以及對方方進程是否否能接受通通信請求是是不確定的的;網(wǎng)絡分布式式進程之間間不存在一一個高層、、全局性的的調度與協(xié)協(xié)調機制;必須要建立立一個機制制，為準備備通信的進進程之間建建立起連接接，在進程程交換數(shù)據(jù)據(jù)的過程中中維護連接接，為數(shù)據(jù)據(jù)交換提供供同步等控控制與協(xié)調調功能。25注意的幾個個術語：客戶—一次進程通通信中發(fā)起起的一方；；服務器—接受進程通通信的請求求，提供服服務的一方；與硬件的區(qū)區(qū)別：服務器—服務器級計計算機與數(shù)據(jù)庫的的區(qū)別：client/servermodelclient—SQLserver26進程通信中中Client/Server模型實現(xiàn)方方法客戶/服務器模型型的工作實實質是“請請求驅動””；在網(wǎng)網(wǎng)絡絡環(huán)環(huán)境境中中，，客客戶戶進進程程發(fā)發(fā)出出請請求求完完全全隨隨機機。。為了了實實現(xiàn)現(xiàn)服服務務器器的的功功能能，，在在服服務務器器的的設設計計中中要并發(fā)請求處理能力并發(fā)服務器的進程標識服務器安全27解決決服服務務器器處處理并發(fā)服務器重復服務器28并發(fā)發(fā)服服務務器器（concurrentserver）并發(fā)發(fā)服服務務器器的的核核心心是是使使用用一一個個守守護護程程序序（（daemon）；；守護護程程序序在在系系統(tǒng)統(tǒng)啟啟動動的的時時候候隨隨之之啟啟動動，，在在沒沒有有客客戶戶的的服服務務請請求求到到達達時時，，并并發(fā)發(fā)服服務務器器處處于于等等待待狀狀態(tài)態(tài);一旦旦客客戶戶機機的的服服務務請請求求到到達達，，服服務務器器根根據(jù)據(jù)客客戶戶的的服服務務請請求求的的進進程程號號，，去去激激活活相相應應的的子子進進程程，，而而服服務務器器回回到到等等待待狀狀態(tài)態(tài)；；并發(fā)發(fā)服服務務器器叫叫做做主主服服務務器器（（master），，把把子子服服務務器器叫叫做做從從服服務務器器（（slave）；；主服服務務器器必必須須擁擁有有一一個個全全網(wǎng)網(wǎng)熟熟知知的的進進程程地地址址；；網(wǎng)絡絡中中的的客客戶戶進進程程可可以以根根據(jù)據(jù)服服務務器器進進程程的的熟熟知知地地址址，，向向服服務務器器提提出出服服務務請請求求。。29客戶戶與與并并發(fā)發(fā)服服務務器器建建立立傳傳輸輸連連接接的的過過程程30傳輸輸層層的的基基本本功功能能傳輸輸層層的的端端-端通通信信31傳輸輸層層協(xié)協(xié)議議的的基基本本功功能能1.傳輸輸層層在在協(xié)協(xié)議議層層次次結結構構中中的的位位置置傳輸輸層層的的目目標標是是向向應應用用層層應應用用程程序序進進程程之之間間的的通通信信，，提提供供有有效效、、可可靠靠、、保保證證質質量量的的服服務務;傳輸輸層層在在網(wǎng)網(wǎng)絡絡分分層層結結構構中中起起著著承承上上啟啟下下的的作作用用；；通過過執(zhí)執(zhí)行行傳傳輸輸層層協(xié)協(xié)議議，，屏屏蔽蔽通通信信子子網(wǎng)網(wǎng)在在技技術術、、設設計計上上的的差差異異和和服服務務質質量量的的不不足足，，向向高高層層提提供供一一個個標標準準的的、、完完善善的的通通信信服服務務;322.傳輸輸協(xié)協(xié)議議數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)單單元元傳輸輸層層之之間間傳傳輸輸?shù)牡膱髨笪奈慕薪凶鲎鰝鱾鬏斴攨f(xié)協(xié)議議數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)單單元元（（TransportProtocolUnit，TPDU）；；TPDU有效效載載荷荷是是應應用用層層的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù);33網(wǎng)絡絡服服務務與與服服務務質質量量QoS服務務（（Service）網(wǎng)絡絡層層次次結結構構中中，，各各層層之之間間有有嚴嚴格格的的依依賴賴關關系系各各層層次次的的分分工工和和協(xié)協(xié)作作集集中中地地體體現(xiàn)現(xiàn)在在相相鄰鄰層層之之間間的的界界面面上上；；服務務是是描描述述相相鄰鄰層層之之間間關關系系的的重重要要概概念念；；網(wǎng)絡絡服服務務體體現(xiàn)現(xiàn)在在低低層層向向相相鄰鄰上上層層提提供供的的一一組組操操作作；；低層是服務提提供者，高層層是服務的用用戶。34衡量網(wǎng)絡服務務質量的主要要指標連接建立延遲遲連接建立失敗敗的概率傳輸延遲吞吐量優(yōu)先級殘留差錯率故障告知率從傳輸服務用用戶要求建立立連接到收到到連接確認之之間所經(jīng)歷的的時間；它包括了遠端端傳輸實體的的處理延遲；；連接建立延遲遲越短，服務務質量越好。。在最大連接建建立延遲時間間內(nèi)，連接未未能建立的可可能性；由于網(wǎng)絡擁塞塞，缺少緩沖沖區(qū)或其他原原因造成的失失敗。傳輸延遲是指指從源主機傳傳輸用戶發(fā)送送報文開始到到目的主機傳傳輸用戶接收收到報文為止止的時間；每個方向的傳傳輸延遲是不不同的。吞吐量是在某某個時間間隔隔內(nèi)測得的每每秒鐘傳輸?shù)牡挠脩魯?shù)據(jù)的的字節(jié)數(shù)；每個傳輸方向向的吞吐量可可能不同。用以表明哪些些傳輸連接更更為重要；當發(fā)生擁塞事事件時，確保保高優(yōu)先級的的連接先獲得得服務。網(wǎng)絡的殘留差差錯指網(wǎng)絡協(xié)協(xié)議沒有檢測測到的報文丟丟失、亂序或或誤碼，從而而未能糾正的的差錯。殘留差錯率是是未檢出的差差錯報文數(shù)占占整個發(fā)送的的報文數(shù)的百百分比。網(wǎng)絡協(xié)議檢測測出的無法糾糾正的故障，，應通知傳輸輸實體予以糾糾正。網(wǎng)絡的故障告告知率是指無無法糾正的故故障占所有可可檢測出的故故障的百分比比。35用戶報文協(xié)議議UDPUDP協(xié)議的主要特特點UDP是一種無連接接的、不可靠靠的傳輸層協(xié)協(xié)議；在完成進程到到進程的通信信中提供了有有限的差錯檢檢驗功能；設計比較簡單單的UDP協(xié)議的目的是是希望以最小小的開銷來達達到網(wǎng)絡環(huán)境境中的進程通通信目的；進程發(fā)送的報報文較短，同同時對報文的的可靠性要求求不高，那么么可以使用UDP協(xié)議。36UDP的基本工作過過程UDP用戶數(shù)據(jù)報傳傳輸過程中的的封裝與拆封封37UDP端口號TCP/IP協(xié)議族中用端端口號來標識識進程；端口號是在0到65535之間的整數(shù)；；客戶程序隨機機選取的臨時時端口號；每一種服務器器程序被分配配了確定的全全局一致的熟熟知端口號；；每一個客戶進進程都知道相相應的服務器器進程的熟知知端口號。38UDP使用的熟知端端口號39UDP數(shù)據(jù)報格式40UDP檢驗和的檢驗驗范圍：偽頭部+UDP頭+應用層數(shù)據(jù)41計算UDP檢驗和的例子子1001100100010011→153.190000100001101000→8.1041010101100000011→171.30000111000001011→14.110000000000010001→0和170000000000001111→150000010000111111→10870000000000001101→130000000000001111→150000000000000000→0（檢驗驗和））→→數(shù)據(jù)→→數(shù)據(jù)→→數(shù)據(jù)→→數(shù)據(jù)和和0（填充充）→→求和得得出的的結果果→→檢驗和和12字節(jié)偽首部部8字節(jié)UDP首部7字節(jié)數(shù)據(jù)填充按二進進制反反碼傳傳算求求和將得出出的結結果求求反碼碼全0171510871315全0數(shù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)全全0Thankyou439、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。1月-231月-23Saturday,January7,202310、雨中黃黃葉樹，，燈下白白頭人。。。21:07:5921:07:5921:071/7/20239:07:59PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。1月-2321:07:5921:07Jan-2307-Jan-2312、故人江海別別，幾度隔山山川。。21:07:5921:07:5921:07Saturday,January7,202313、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。1月月-231月月-2321:07:5921:07:59January7,202314、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。07一一月20239:07:59下午午21:07:591月-2315、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。一月239:07下下午1月-2321:07January7,202316、行動出出成果，，工作出出財富。。。2023/1/721:07:5921:07:5907January202317、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。9:07:59下午9:07下下午21:07:591月-239、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功！！。1月-231月-23Saturday,January7,202310、很多多事情情努力力了未未必有有結果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。21:07:5921:07:5921:071/7/20239:07:59PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。1月-2321:07:5921:07Jan-2307-Jan-2312、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對對圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。21:07:5921:07:5921:07Saturday,January7,202313、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。1月-231月-2321:07:5921:07:59January7,202314、意志堅強的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。07一月20239:07:59下午21:07:591月-2315、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。一月239:07下午午1月-2321:07January7,202316、少年十五二