计算机网络：传输层——多路复用与解复用
文章目录
- 前言
- 一、Socket（套接字）
- 二、多路复用/解复用
- 三、多路解复用
- （1）多路解复用原理
- （2）无连接（UDP）多路解复用
- （3）面向连接（TCP）的多路解复用
- 总结
前言
发送方法，接收方多路复用原理、UDP和TCP多路解复用。。
一、Socket（套接字）
一些名词：
传输层和应用层之间提供服务是如何
- 位置：层间界面的SAP ( TCP/IP: socket)
- 形式：应用程序接口API ( TCP/IP : socket API)
传输层提供的服务——需要穿过层间的信息：
- 层间接口必须要携带的信息
- 要传输的报文（对于本层来说:SDU）
- 谁传的：对方的应用进程的标示:IP+TCP(UDP)端口
- 传给谁：对方的应用进程的标示:对方的IP+TCP(UDP)端口号
- 传输层实体（tcp或者udp实体）根据这些信息进行TCP报文段（UDP数据报）的封装
- 源端口号，目标端口号，数据等
- 将IP地址往下交IP实体，用于封装IP数据报：源IP,目标IP
传输层提供的服务——层间信息的代表：
- 如果Socket APT每次传输报文，都携带如此多的信息，太繁琐易错，不便于管理
- 用个代号标示通信的双方或者单方：socket
- 就像OS打开文件返回的句柄一样
- 对句柄的操作，就是对文件的操作
- TCP socket：
- TCP服务，两个进程之间的通信需要之前要建立连接
- 两个进程通信会持续一段时间，通信关系稳定
- 可以用一个整数表示两个应用实体之间的通信关系，本地标示
- 使穿过层间接口的信息量最小
- TCP socket：源IP,源端口，目标IP，目标IP,目标端口
- 总而言之：Tcp socket是本地端口和目标端口的一个标识，与端口号的概念不同，便于管理，使穿过层级的信息量减少，tcp socket利用四元组的形式来标识端口：源ip，源端口，目标ip，目标端口。
- 是本地应用层和传输层的约定，只有他俩自己知道。
- TCP服务，两个进程之间的通信需要之前要建立连接
TCP之上的套接字（socket）：
- 对于使用面向连接服务(TCP）的应用而言，套接字是4元组的一个具有本地意义的标示
- 4元组：(源IP，源port，目标IP，目标port)
- 唯一的指定了一个会话（2个进程之间的会话关系)o应用使用这个标示，与远程的应用进程通信
- 不必在每一个报文的发送都要指定这4元组
- 就像使用操作系统打开一个文件，OS返回一个文件句柄一样，以后使用这个文件句柄，而不是使用这个文件的目录名、文件名
- 简单，便于管理
传输层提供服务——层间信息代表：
- UDP socket：
- UDP服务，两个进程之间的通信需要之前无需建立连接
- 每个报文都是独立传输的
- 前后报文可能给不同的分布式进程
- 因此，只能用一个整数表示本应用实体的标示
- 因为这个报文可能传给另外一个分布式进程
- 穿过层间接口的信息大小最小
- UDP socket：本IP,本端口
- 但是传输报文时：必须要提供对方IP，port
- 接收报文时：传输层需要上传对方的IP，port
- UDP服务，两个进程之间的通信需要之前无需建立连接
UDP之上的套接字（socket）：
- 对于使用无连接服务（UDP）的应用而言，套接字是2元组的一个具有本地意义的标示
- 2元组：IP，port(源端指定〉
- UDP套接字指定了应用所在的一个端节点（end point)
- 在发送数据报时，采用创建好的本地套接字（标示ID），就不必在发送每个报文中指明自己所采用的ip和port
- 但是在发送报文时，必须要指定对方的ip和udp port(另外一个段节点)
套接字（socket）：
- 进程向套接字发送报文或从套接字接收报文
- 套接字<–>门户
- 发送进程将报文推出门户，发送进程依赖于传输层设施在另外一侧的门将报文交付给接受进程
- 接收进程从另外一端的门户收到报文（依赖于传输层设施）
二、多路复用/解复用
发送方主机多路复用
- 从多个套接字接收来自多个进程的报文，根据套接字对应的IP地址和端口号等信息对报文段用头部加以封装（该头部信息用于以后的解复用）
接收方主机多路解复用
- 根据报文段的头部信息中的IP地址和端口号将接收到的报文段发给正确的套接字(和对应的应用进程)
三、多路解复用
（1）多路解复用原理
- 解复用作用：TCP或者UDP实体采用哪些信息，将报文段的数据部分交给正确的socket，从而交给正确的进程
- 主机收到IP数据报
- 每个数据报有源IP地址和目标地址
- 每个数据报承载一个传输层报文段
- 每个报文段有一个源端口号和目标端口号(特定应用有著名的端口号)
- 主机联合使用P地址和端口号将报文段发送给合适的套接字
（2）无连接（UDP）多路解复用
- 服务器端和客户端都会创建套接字
- 在接收端，UDP套接字用二元组标识(目标IP地址、目标端口号)
- 当主机收到UDP报文段：
- 检查报文段的目标端口号
- 用该端口号将报文段定位给套接字
- 如果两个不同源IP地址/源端口号的数据报，但是有相同的目标IP地址和端口号，则被定位到相同的套接字
例子：
（3）面向连接（TCP）的多路解复用
- TCP套接字：（四元组本地标识）
- 源IP地址
- 源端口号
- 目的IP地址
- 目的端口号
- 解复用：接收主机用这四个值来将数据报定位到合适的套接字
- 服务器能够在一个TCP端口上同时支持多个TCP套接字：
- 每个套接字由其四元组标识（有不同的源IP和源PORT）
- Web服务器对每个连接客户端有不同的套接字
- 非持久对每个请求有不同的套接字
例子：
主机上的多进程（多个应用）
主机一个进程上（同一个应用）的多线程
总结
无论是TCP还是UDP，Soket套接字就是本地的标识，都是为了每次传输的层间信息减少，所以在各自本地创建的一种类似于关系记录表的东西，发送方传输时，将源IP、源端口（和目标IP、目标端口）信息封装（复用）成socket（一个整数，如4499），这样应用层到传输层之间的传输用整数传输代表这些信息，传输层收到这个socket自己找本地的关系去查看获取这些信息（ip，端口），根据套接字对应的IP地址和端口号等信息对报文段用头部加以封装；在接收方，传输层到应用层之间用传输层封装的socket传输，进行解复用，根据ip，端口信息将接收到的报文段发给正确的套接字(和对应的应用进程)。