電腦網路與連結技術第五章 傳輸層 上一頁    下一頁

內容:

  • 5-3 傳輸的型態

    • 5-3-1 單一層次傳輸模式

    • 5-3-2 兩層次傳輸模式

  • 5-4 傳輸多工模式

    • 5-4-1 向上多工模式

    • 5-4-2 向下多工模式

5-3 傳輸 模式的型態

傳輸模式是決定網路架構的型態,依照不同的應用環境有下列兩種模式:

5-3-1 單一層次傳輸模式

『單一層次傳輸模式』(Single-Layer Transport Mode表示已將傳輸層和網路層結合成單一層次,其原因如下:一般在區域網路的應用環境下(或稱區域網路作業系統,如 Microsoft Network),網路範圍不是很大;而且主要訴求在於高效率和高可靠度的應用,如辦公室自動化、或工廠自動化等等,此時傳輸層勢必採用連接導向方式,以提高整個網路的效益。再由另一方面來觀察,雖然傳輸層(連接導向)可以保障非連接方式網路層的可靠性,但也僅侷限於當網路層發生錯誤時,再由傳輸層負責將它偵測出來,並從事補救的工作(如,要求對方重送),對整個網路的傳輸效益而言並沒有提昇。因此,在範圍較小的網路環境裡,也儘量考慮使用連接導向的網路層。

既然如此,那麼傳輸層是否有存在的必要呢?亦是值得商確的問題。所以,一般區域網路作業系統將傳輸層和網路層合併,以一個連接導向的網路層來取代即可,如圖 5-3 Microsoft Network NetBEUINetBIOS Extended User Interface)。同樣的,NetBEUI 也是應用服務導向的介面程式,具有路徑選擇的功能,亦能提供若干個介面存取點讓程式設計者開發應用程式。然而 NetBEUI LLC Logical Link Control)之間連線是一對一的關係,LLC 是提供連接導向服務,因此,對整個網路而言,可靠性高,效率也高。

5-3 單一層次傳輸模式

5-3-2 兩層次傳輸模式

在較大的網路系統之下,網路連接所遇到的問題可能更為嚴重。例如,不同網路之間資料傳輸格式的轉換、資料傳遞延遲時間的不同、或網路之間路徑的尋找等等。所以我們勢必另闢一個層次來負責網路之間連線的問題,但我們又希望能提供一個和網路環境無關的介面,讓程式設計者開發網路應用程式。因此,『兩層次傳輸模式』(Two-Layer Transport Mode中的網路層和傳輸層分別負責這兩項工作。

但這兩個層次都有可能提供非連接方式或連接導向方式,我們以目前使用較廣泛的 TCP/IP 網路和 ATM 網路來說明它們之間的關係,如圖 5-4 所示。在大網路環境裡,透過網路之間連接到工作站,可能會跨越許多不同網路架構,考慮到它們之間連結效率的問題,一般都採用電報傳輸模式(如 IP)。有關網路傳輸可能發生的錯誤,例如,位元錯誤、順序錯亂、封包遺失、或封包重複接收等等問題,必須由另一個可靠的傳輸層(如 TCP)來負責。但針對較短的訊息(如 SMTP)、廣播訊號、或需要即時回應的近距離訊息(如 SNMP),則傳輸層也許會採用非連接方式(如 UDP)。

目前大型網路的應用層次漸漸提高,無效率的非連接網路似乎漸漸不能滿足系統的要求。許多大都會網路公司(如 HiNet)希望提供更有效率且傳輸速率更快的網路環境,也紛紛開始架設虛擬電路連接方式的 ATM 網路。也有許多公司開始研發具有虛擬電路連接功能的路由器,主要希望提供一個可靠性較高之連接導向方式的網路連結(網路層功能)。但目前有關網路應用軟體的開發,都還架設在 TCP/IP 網路環境之下,也希望能即時連結到所有 Internet 網路上,因此,才有 IP over ATM 的連結的產生。基本上,IP over ATM 的網路之間連接是屬於虛擬電路(分封交換)方式,但網路之間封包的傳送還是以 IP 封包為主。如圖 5-4 所示,傳輸模式就有 UDP over IP over ATM(傳輸層是非連接方式) TCP over IP over ATM(傳輸層是連接導向方式)兩種可靠性較高的連結模式(網路層為連接導向方式)。

5-4 傳輸層和網路層的不同架構組合

5-4 傳輸多工模式

傳輸層和網路層之間的連接方式,也如同所有通訊協定層次關係一樣,層次之間是透過『服務存取點』(Service Access PointSAP來銜接。『多工模式』(Multiplexing)就是『傳輸服務存取點』(Transport Service Access PointTSAP『網路服務存取點』(Network Service Access PointNSAP之間的對應關係,它們之間可能是一對一、多對一、或是一對多的多工連線(如 1-8-4 節說明)。傳輸層為提供應用導向與連結各項服務之間的介面,它的多工關係就顯得特別重要。我們可以說,TSAP 就是應用層程式設計的起始介面,因為它獨立(Independent)於網路架構關係。因此,一般傳輸層必須提供多個連接點,例如,X.25 12 位元表示可達 4096 個連接埠;TCP 16 位元表示可達 65536 個連接埠。傳輸層的多工方式牽涉到網路型態和網路應用範圍。我們以下列兩大類來介紹。

5-4-1 向上多工模式

傳輸層以下的連結,也許必須經過多層次的子網路連接,相對的,它的連接費用也會隨之提高,因此,對於較廣泛的大型網路(如 Internet)大多採用『向上多工模式』(Upward Multiplexing)。也就是說,一個網路連線讓多個應用程式所共用,如圖 5-5 所示。針對每一個傳輸服務存取點的定址方式,就採用『NSAPTSAP』的對應關係;舉例而言,TCP/IP 網路上是以IP位置:傳輸埠口』方式定址,譬如163.15.2.1:23,則表示 IP 位置為 163.15.2.1TCP 傳輸埠口為 23。至於 TSAP 執行時間的排程問題(Scheduling),便依照工作站作業系統(如 Unix)的排程管理,例如,分時系統(Time Sharing System)是以時間分割或循環點名法(Round-robin)來輪流處理;而即時系統(Real-time System)是以優先權較高的 TSAP 優先處理。

如圖 5-5 所示,工作站 ABCD 為向上多工模式,亦是一個網路連線提供多個應用程式的銜接。如工作站 DIE)瀏覽工作站 AWeb Server)上的網頁,而它們之間的連線為 163.15.2.1:80 ←→ 163.15.2.6:1568;另外由工作站 C 遠端簽入工作站 A 是由 138.42.3.78:2458 163.15.2.1:23 之間連線所達成。同樣的,工作站 B 和工作站 A 之間的 ftp 是由 163.15.2.1:20 144.45.43.2:2345 的連線來傳輸檔案。

5-5 傳輸層與網路層的向上多工關係

5-4-2 向下多工模式

向下多工模式』(Downward Multiplexing)表示一個傳輸介面連結到多個網路連線上,如此針對大量傳輸資料的應用,可提高其傳輸速率。如圖 5-6 所示,ftp Server(工作站 A 採用三條網路層傳輸連線的向下多工模式。在這種模式下,如果使用 Ethernet 網路,就必須使用 3 只網路卡,每一個網路卡使用一個網路位址。因此,工作站 A 擁有三個網路位址(163.15.2.1163.15.2.2163.15.2.3)。理論上,每一只網路卡傳輸速率如果是 100 Mbps100BaseTx),則 ftp Server 網站傳輸速率應該為 300 Mbps,但是否可完全達到該速率,這可和網路架構型態有絕對性的關係。如果網路層使用 ATM 網路,則必須連結 3 個虛擬通道(Virtual Channel, VC),再依照各條通道傳輸速率的總和為該網站之速率。

如圖 5-6 所示,工作站(BCD)如使用 ftp 程式(ftp_Bftp_Cftp_D)連接到工作站 A 的檔案伺服器(FTP Server),則它們之間連線如下:ftp_B FTP Server 144.45.43.2 163.15.2.1 的連線;ftp_C FTP Server 138.42.3.78 163.15.2.2 的連線;ftp_D FTP Server 163.15.2.6 163.15.2.3 的連線。因此,對工作站 A 的檔案伺服器而言,傳輸速率就是三條網路傳輸速率的總和。(但此 FTP Server 可需有特殊處理能力來分辨不同的傳輸才行)

5-6 傳輸層與網路層的向下多工關係

 

翻轉工作室:粘添壽

 

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