電腦網路與連結技術：第五章 傳輸層 上一頁    下一頁

5-5  傳輸服務元件

 

『傳輸服務元件』（Transport Service Element）是讓使用者（或應用程式）來存取傳輸服務的介面。傳輸服務與網路服務之間的相異如下：網路服務是用來模式化真實網路所提供的服務，然而傳輸服務是提供一個與實際網路無關的抽象環境，讓使用者來連接。真實網路上會有封包遺失與封包錯誤的現象，因此網路服務通常都不太可靠；但傳輸服務主要訴求在於脫離真實網路環境，並提供一個抽象化的系統介面，讓使用者直接存取而無須理會真實環境。亦即在較不可靠的網路環境上，提供一個可靠的介面服務。至於如何提供可靠的傳輸介面，如錯誤偵出、連線管理、資料遺失、或資料重複等等問題，乃是傳輸層的主要功能。

正因如此，使用者連接傳輸服務介面時，無須考慮網路上可能發生的各種情況，以及網路的架構為何。傳輸服務元件好比是一般作業系統中的系統呼叫（System Call）一樣，其處理方式也如同『程序與程序間通訊』（Process-to-process communication）的運作方式。對使用者而言，其『不知道也不需要知道網路的存在，或網路上資源的存取方式』。網路上的傳輸服務元件多半大同小異，我們以柏克萊（Berkeley）Unix系統的TCP協定為例，其服務元件如下：

  • socket()：產生新的通訊端點。當使用者呼叫 socket() 程式介面時，會產生一個新的端點（或稱傳輸埠口），亦表示已完成建立連線。socket() 參數裡描述所使用的位址格式，和希望連線的服務型式。成功的 socket() 呼叫會回傳一個普通檔案描述子（file identify）；接下來，透過網路存取資源就如同在本身電腦上存取檔案一樣，都是針對這個檔案描述子來做存取的動作。Socket() 呼叫方式和開啟檔案的 open() 介面程式完全一樣。

  • bind()：銜接一個存取位址（TCP 埠口號碼）。socket() 呼叫成功後，只配置記憶體空間，並未連接到傳輸層的存取點。在 TCP 協定的存取點稱之為埠口（port）；我們可以利用 bind() 服務元件呼叫，將 socket() 所產生的端點銜接到（attach）到某一個空閒的埠口以後就可以利用這個埠口和遠端使用者通訊，通訊模式就用類似管道（pipe）的方式，見圖 5-7 所示。

圖 5-7 傳輸鏈路

  • listen()：宣告願意接受連結。當使用者呼叫 listen() 程式時，傳輸層會配置記憶體空間作為對方要求連線時存放訊息的佇列，並傳回訊息給呼叫端。

  • accept()：接收呼叫，直到對方嘗試連線到達為止。當 listen() 呼叫後，表示已準備好接收訊息。接收訊息以 accept() 程式呼叫來完成，呼叫後該程序（process）會進入等待狀態，直到對方要求連線訊息到達。

  • connect()：主動嘗試建立連線。當使用者呼叫 bind() 後，希望主動建立與遠端之間的連線，可呼叫 connect() 程式介面來達成。

  • send()：透過連結傳送資料。傳輸層之間的連線就像管道（pipe）一樣，當使用者以 send() 傳送資料，就如將資料填入管道內。管道內能夠存放資料多寡取決於 listen() 呼叫時所配置的空間。

  • receive()：透過連結接收資料。

  • close()：釋放連結。

使用者可直接透過檔案描述子（socket()）來執行傳送與接收（send()/receive()）的動作，當執行 send() 時，是將資料傳送緩衝器內，而緩衝器以先進先出（First-in First-out, FIFO）的佇列排列，網路層再依序傳送到網路上；接收端收到資料後，也依照 FIFO 佇列的順序排列於接收緩衝器上，等待使用者以 receive() 呼叫來索取。如以抽象資料型態來觀察，雙方通訊的動作就如同管道（pipe）連線一樣，如圖 5-7 所示。又從另一個觀點來看，當傳送端到將資料寫入管道時，並不表示資料已發送到網路上，而如何發送到網路上，是依照作業系統的排序順序來決定；由接收端而言，當執行一個 receive() 呼叫時，是由接收緩衝器上讀取一份資料，但此時緩衝器不一定會有資料可讀取，因此也可能發生等待的現象，到底是否要等待也是由作業系統（或應用程式）來決定。

翻轉工作室：粘添壽

 

電腦網路與連結技術：

 

 

翻轉電子書系列：