最理想的傳輸有兩個特點:
1)傳輸信道不產生差錯;
2)不管傳送方是否降低傳送數據的速度,不需要採取任何措施就能夠實現可靠傳輸。
然而實際中的網路並不能夠達到這種理想的狀態,但我們可以通過使用一些可靠傳輸的協定去處理這些問題,比如規定如果發現傳送的數據發生錯誤時讓傳送方重新傳送,這樣的協定有
停止等待協定、連續ARQ協定。
TCP/IP協定的可靠性
TCP:傳輸控制協定,提供的是面向連線、可靠的
位元組流服務。當客戶和伺服器彼此交換數據前,必須先在雙方之間建立一個TCP連線,之後才能傳輸數據。TCP提供逾時重發,丟棄重複數據,
流量控制等功能,保證能從一端傳到另一端。
當套用層向TCP層傳送用於網間傳輸的、用位元組表示的數據流,TCP則把數據流分割成適當長度的報文段,最大傳輸段大小(MSS)通常受該計算機連線的網路的數據鏈路層的最大傳送單元(MTU)限制。之後TCP把數據包傳給IP層,由它來通過網路將包傳送給接收端實體的TCP層。
TCP為了保證報文傳輸的可靠,就給每個包一個序號,同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然後接收端實體對已成功收到的位元組發回一個相應的確認(ACK);如果傳送端實體在合理的往返時延(RTT)內未收到確認,那么對應的數據(假設丟失了)將會被重傳。
在數據正確性與合法性上,TCP用一個校驗和函式來檢驗數據是否有錯誤,在傳送和接收時都要計算校驗和;同時可以使用md5認證對數據進行加密。
在保證可靠性上,採用逾時重傳和捎帶確認機制。
在流量控制上,採用滑動視窗協定,協定中規定,對於視窗內未經確認的分組需要重傳。
UDP:用戶數據協定,是一個簡單的面向數據的
運輸層協定。UDP不提供可靠性,它只是把應用程式傳給IP層的數據報傳送出去,但是並不能保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸數據報削不用在客戶和伺服器之間建立一個連線,且沒有逾時重發機制,故而傳輸速度很快。
TCP提供一種面向連線的、可靠的位元組流服務。面向連線意味著兩個使用TCP的套用(通常是一個客戶和一個伺服器)在彼此交換數據包之前必須先建立一個TCP連線。這一過程與打電話很相似,先撥號振鈴,等待對方摘機說“餵”,然後才說明是誰。在一個TCP連線中,僅有兩方進行彼此通信。廣播和多播不能用於TCP。
TCP可靠傳輸機制
總結一下,TCP通過下列方式來提供可靠性:
1)面向位元組流和快取機制:套用數據被分割成TCP認為最適合傳送的數據塊。這和UDP完全不同,應用程式產生的數據長度將保持不變。由TCP傳遞給IP的信息單位稱為報文段或段(segment)。
2)逾時重發和確認機制:當TCP發出一個段後,它啟動一個定時器,等待目的端確認收到這個報文段。如果不能及時收到一個確認,將重發這個報文段。當TCP收到發自TCP連線另一端的數據,它將傳送一個確認。TCP有延遲確認的功能,在此功能沒有打開,則是立即確認。功能打開,則由定時器觸發確認時間點。
3)檢驗和機制:TCP將保持它首部和數據的檢驗和。這是一個端到端的檢驗和,目的是檢測數據在傳輸過程中的任何變化。如果收到段的檢驗和有差錯,TCP將丟棄這個報文段和不確認收到此報文段(希望發端逾時並重發)。
4)位元組編號機制:既然TCP報文段作為IP數據報來傳輸,而IP數據報的到達可能會失序,因此TCP報文段的到達也可能會失序。如果必要,TCP將對收到的數據進行重新排序,將收到的數據以正確的順序交給套用層。
5)自動丟棄重複機制:既然IP數據報會發生重複,TCP的接收端必須丟棄重複的數據。
6)流量控制:TCP還能提供流量控制。TCP連線的每一方都有固定大小的緩衝空間。TCP的接收端只允許另一端傳送接收端緩衝區所能接納的數據。這將防止較快主機致使較慢主機的緩衝區溢出。
兩個應用程式通過TCP連線交換8bit位元組構成的位元組流。TCP不在位元組流中插入記錄標識符。我們將這稱為位元組流服務(byte stream service)。如果一方的應用程式先傳10位元組,又傳20位元組,再傳50位元組,連線的另一方將無法了解發方每次傳送了多少位元組。只要自己的接收快取沒有塞滿,TCP 接收方將有多少就收多少。一端將位元組流放到TCP連線上,同樣的位元組流將出現在TCP連線的另一端。
另外,TCP對位元組流的內容不作任何解釋。TCP不知道傳輸的數據位元組流是二進制數據,還是ASCⅡ字元、EBCDIC字元或者其他類型數據。對位元組流的解釋由TCP連線雙方的套用層解釋。