OSI传输层功能及协议

OSI传输层功能及协议（精选3篇）

OSI传输层功能及协议 第1篇

OSI传输层功能及协议

一、传输层的作用

1、跟踪各个会话

因为每台主机上可能有多个进程进行通信，传输层需要将各个数据段发送给相应的进程，这也可以理解，在传输层报头中加入了源和目的进程号(其实就是端口号)。

2、分段数据并管理每个分段(源)

3、重组数据(目的)

4、标识应用程序

这一条和第一条类似，用端口号标识。

5、流量控制

6、错误恢复

7、开始会话

二、端口号

类型：

公认端口——端口0到1023(210-1)

公认端口用于服务和应用程序。都是一些常用的应用程序所采用。

例如：FTP(端口20,21);HTTP(端口80);DNS(端口53)

已注册端口——端口1024到49151

分配给用户进程或应用程序。这些应用程序是用户选择安装的一些应用程序，不是已经分配了公认端口的常用应用程序。

这些端口在没有被服务器资源占用时，可由客户端动态选用为源端口。

例如：MSN Messenger(端口1812);HTTP备用(端口8008,8080)

动态或私有端口——端口49152到65535

也称为临时端口。这些端口往往在开始连接时被动态分配给客户端应用程序。客户端一般很少使用动态或私有端口服务(只有一些点对点文件共享程序使用)。

三、TCP头结构

TCP协议头最少20个字节，包括以下的区域：

TCP源端口(SourcePort)：16位的源端口其中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是标示报文的返回地址。

TCP目的端口(Destinationport)：这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。

TCP序列号(序列码，SequenceNumber)：32位的序列号由接收端计算机使用，重新分段的报文成最初形式。当SYN出现，序列码实际上是初始序列码(ISN)，而第一个数据字节是ISN+1。

确认号(Acknowledgment Number)：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式。如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的下一个包的序列码。

注：可以将确认号简单理解为准备接收地下一个包得序列码。

数据偏移量(HLEN)：4位包括TCP头大小，指示何处数据开始。

保留(Reserved)：6位值域，这些位必须是0。为了将来定义新的用途所保留。

标志(Code Bits)：6位标志域。表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。

窗口(Window)：16位，用来表示窗口大小。

校验位(Checksum)：16位TCP头。源机器基于数据内容计算一个数值，收信息机要与源机器数值结果完全一样，从而证明数据的有效性。

优先指针(紧急，Urgent Pointer)：16位，指向后面是优先数据的字节，在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置，紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段，

选项(Option)：长度不定，但长度必须以字节。如果没有选项就表示这个一字节的域等于0。

填充：不定长，填充的内容必须为0，它是为了数学目的而存在。目的是确保空间的可预测性。保证包头的结合和数据的开始处偏移量能够被32整除，一般额外的零以保证TCP头是32位的整数倍。

四、TCP三次握手

第一次握手(申请)：建立连接时，客户端发送SYN包(SYN=j)到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认;SYN：同步序列编号(Synchronize SequenceNumbers)。

第二次握手(回复+申请)：服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN(ACK=j+1)，同时自己也发送一个SYN包(SYN=k)，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手(回复)：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ACK=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

五、通信中各种状态

LISTENING：监听来自远方TCP端口的连接请求。

SYN-SENT：在发送连接请求后等待匹配的连接请求。

SYN-RECE：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认。

ESTABLISHED：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户。

FIN-WAIT-1：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认。

FIN-WAIT-2：从远程TCP等待连接中断请求。

CLOSE-WAIT：等待从本地用户发来的连接中断请求。

CLOSING：等待远程TCP对连接中断的确认。

LAST-ACK：等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认。

TIME-WAIT：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认。

CLOSED ：没有任何连接状态。

可以用netstat命令查看一下主机现在建立的连接和状态。

六、TCP会话终止

若要关闭连接，应设置数据报头重的FIN控制标志，需采用包含FIN数据段和ACK数据段的二次握手，因此要终止一个TCP支持的整个过程，需要实施4次交换，以终止两个双向会话。也可以用三次握手来终止(四次握手中的二、三两次合并为一次)。

七、TCP重传

关于确认号的一个小细节：如果接收到序列号为1500到3000以及3400到3500的数据段，那么确认号应当为3001。这是因为未接收到3001到3399之间的数据段，此时准备接收的下一个数据段的序列号为3001。

TCP的标准实施流程是：主机传输数据段，并将数据段的副本列入重新发送队列，然后启动计时器。当接收到数据确认信息时，主机将从队列中删除对应数据段;如果到及时器超时还没有收到确认信息，将重新传输数据段。

现在的主机还有一项备选功能：选择性确认。如果两台主机都支持选择性确认功能，目的主机便可以确认间断数据段中得数据，那么源主机就只要传输丢失的数据。

八、TCP的拥塞控制

主要要清楚的就是动态窗口大小控制，来使得每个TCP会话有最佳的窗口大小。

九、UDP协议：低开销通信

UDP是一种简单协议，提供了基本的传输层功能。与TCP相比，UDP开销极低，因为UDP是无连接的，并且不提供复杂的重新传输、排序和流量控制机制。

与TCP的通信机制不同，由于UDP是无连接的协议，因此通信发生之前不建立会话。UDP是基于事务的，换言之，应用程序要发送数据时，它仅是发送数据而已。由于不建立会话，因此一旦数据和端口号准备就绪，UDP就可以生成数据报并递交给网络层，并在网络上寻址和发送。

因为UDP不进行排序，所以数据到达的时候只是按先来后到的顺序进行排列。如果数据的顺序对应用程序很重要，那么应用程序只能自己标志数据的正确顺序，并决定如何处理这些数据。

TCP与UDP的关键区别在于可靠性。

OSI传输层功能及协议 第2篇

一、将主机分组

网络很像社会的，为了便于管理会按一定的特点将主机进行分组。分组的时候参考三个方面：

1、地理位置

2、特定用途——不同用途的主机对网络的要求是不一样的，例如电子商务和艺术设计。

3、所有权——处于安全性方面的考虑。

二、将主机划分为网络的好处

随着网络规模的壮大，也会产生一些列的问题，例如：性能下降、安全问题、地址管理。将网络划分为多个相互连接的小型子网至少可以部分缓解这些问题。

1、提高性能——例如将不同属性的主机分为不同的小网络，利于实现广播，

2、安全性——就是按权限划分网络带来的好处。

3、实现层次编址——地址分为两部分，网络地址和主机地址，其中网络编址又可分为3层，层次编址也提高了路由的效率。

三、(默认)网关：网络的出口

可以类比海关。作为设备参数，每台主机都有指定的默认网关地址。网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址(有路由功能的机器的IP地址)。当进行数据包传输的时候，网络中的主机认识自己网络中得设备的地址，如果需要向外网传输数据包，那么主机不认识目的地址，所以将数据包发给默认网关。

主机具备一个网卡只能有一个网关。

四、路由

路由定义：路由器负责对到达网关接口的每个数据包做出转发决定。这个转发过程就成为路由。

路由器路由表：路由表中的路由有三个主要特点：目的网络、下一跳、度量(跃点数)。可以通过路由器的控制台使用show ip route命令查看路由表。

OSI传输层功能及协议 第3篇

关键词：传输网,断站,1+1备份,迂回路由

1 引言

随着移动互联网和智能手机的发展,中国电信天翼网络规模也快速壮大,传输网络作为电信网络的基础,为网络的各项应用提供所需要的传输带宽。如何最大限度地发挥网络能力,最大限度保证网络的稳定性,成为了电信运营商市场经营的成败关键。传输网优化调整,是传输网络建设和维护工作的重要组成部分,要维护和管理好一个网络,就必需根据市场和维护需求,及时对自身网络进行优化和调整,进一步提高网络拓扑结构的合理性和网络的安全性。因此,做好传输网络优化,才能实现网络资源的合理配置,提高网络的服务质量,提高用户满意度,在激烈的市场竞争中,获得一席之地。

2基站传输网络问题分析

2.1 基站接入层传输网络存在问题

CDMA2000系统包括IX系统和EV-DO系统,整个网络包括CN(核心层)和UTRAN (无线接入层)两部分。UTRAN (无线接入层)通过本地传输汇聚网和C网基站传输接入网承载;CN (核心层)的电路通过传输骨干网承载。网络结构图见图1。

通过比较中国电信与其他运营商基站传输建设模式,可以发现中国电信的传输模式具有以下几个优点:建设周期短,投资少,易维护。但对移动网络运营的不足,也比较明显:成环率低,安全性和稳定性低;基站接入光缆维护等级低,造成基站中断修复不及时。

首先,老基站采用的是原有运营商的传输模式,新建基站采用的是中国电信固网的传输模式,造成新基站要加入老基站的传输环中困难,新基站与链状的老基站共同成环困难。

其次,中国电信固网传输从接入网机房往下,沿道路走向,根据用户的分布,安装多个光交接箱,不少光交接箱是级联的。如图2所示,从某接入网机房拉出24芯光缆,在道路的a点安装了光交接箱A,根据周边的用户和业务只使用了6芯,后道路延伸有新的业务需求,就在b点安装了光交接箱B,又使用了6芯,以此类推,又建设了光交接箱C和D。在CDMA网络新建基站的需求中,在光交接箱A,B,C,D下新建了基站1,2,3,4。这些基站都是单链的,没有成环,而且从接入网机房到光交接箱A之间的光缆路由是所有基站同缆,一旦发生中断将使得全部基站断站,如果要在后续的传输成环整治中,实现成环,则必须在接入网机房和基站1,2,3,4之间都新建一条光缆,不能使用原有光缆,如果沿用原有光缆,就会出现同缆的假环,依然没有保护作用。如此新建光缆的投资更大,而且一些稍远的乡镇农村地区,是一条道路从中心区到村庄的,很难在避开原来光缆走线的区域新建光缆,成环难度非常大。

2.2 基站传输网络优化应遵循的原则

基站传输接入网络优化,目的是提高传输网络的稳定性和合理性,降低网络的故障率,提高网络用户的感知度,因此基站传输网络优化应遵循以下几点:第一,要做到有的放矢,分析日常维护中发生的故障及存在问题,有针对性的优化网络;第二,节约成本投入,尽量利用现有资源优化传输路由;第三,充分预计后续传输压力,疏导繁忙传输节点,提高传输网络稳定性。

在传输优化实施过程中,考虑到现场施工人员可操作性及可行性等,必须考虑以下几个问题:

⊙简便性:要采用相对操作简单的方法,使传输维护人员可以尽快着手实施。

⊙高效性:要采用投资较少,尽可能利用现网资源,进一步提高设备利用率,降本增效,节省维护成本。

⊙安全性:要采用对现网影响最小的方法,不能因此中断现有网络的使用,合理安排规划网络优化方法。

3 基站传输接入网络优化解决方案

本文结合日常传输优化的工作开展,经过对CDMA传输网络的研究,通过日常断站分析、传输网络结构组网方式、网络资源、网络拓扑图等方方面面,形成以下四种有效的传输优化解决方案。

3.1 传输通道双路由1+1备份

中国电信的CDMA基站承接自中国联通,后来为了开通3 G业务,又新增了中国电信光缆到基站,因此,原有的1X业务使用中国联通传输设备和光缆路由,3G业务使用中国电信传输设备和光缆路由。通过中国电信传输设备和光缆路由为1X业务配置多1条链路,这样就可以实现双路由的保护,一方的传输发生故障,另一方的传输仍然能够保证基站业务的继续。

对于中国电信新建基站,采用接入到北电传输环中,通过双路由起到保护作用。中国电信新建站接入北电环有两种方式,直接路由方式和迂回路由方式。目前已完成可通过这两种路由方式改造的基站。

以华为BTS3900基站为例,一般情况下,1X业务使用了1个2M端口,EVDO业务使用了3个2M端口或FE端口。基站接口板有充足的2M端口,4端口的老型号CMPT板配上8端口的UTRP板,或直接使用8端口的新型号CMPT板,足够新开1个2M端口用于1X业务。通过传输维护部门的配合,可以不用再新建光缆和传输设备的情况下,调通电路,实现保护。

3.1.1 直接路由1+1备份

图3中惠东园岭基站为2009年中国电信新建宏基站,与惠东园岭有传输路由连接的基站“三利”为2008年收购的中国联通基站,三利-新世界—平山电信-广播局为北电传输环,它们通过惠东园岭开通DO业务,惠东园岭可通过三利接入到北电环,从而起到1+1双路由保护,改造后的拓扑图见图4。三利、新世界、平山电信、广播局1X走中国联通的北电传输网,DO走中国电信传输网,将3条DO中的1条DO改为1X,使得1X具备双路由保护、中断联通或是电信光缆不会中断业务。惠东园岭通过三利接入中国联通的北电传输网,通过将3条DO中的1条改为走北电环的1X,具备了双路由保护。

3.1.2 迂回路由1+1备份

图5中新联业基站为单链,该基站为A级基站,为加强对该站点的保护,将其接入到北电环中,但是该站点与北电环中的站点并无直接路由连接,只有通过中间节点惠阳洋纳基站的跳接完成1+1备份,跳接完成后传输路由如图6所示,新联业通过惠阳洋纳、沙田长龙港接入北电环,达到双路由保护的效果。经过传输1+1备份后,对光缆中断起到很大的保护作用,当一方的光缆发生阻断时,另一条路由正常使用,不影响业务,客户感知不受影响。

3.2 杜绝长链,新建迂回路由成环

对于接入环过长链路,宜在建设初期杜绝长链的产生;对于已经存在的长链,应新建迂回路由将长链成环,如图7所示;对于无法建设迂回路由的,应同路由环回形成虚拟环,防止单个节点失效或停电影响所有下游业务,如图8所示。新建迂回路由将链成环或同路由环回形成虚拟环后,在任意一个节点出现故障后,可利用环路的自愈功能对业务进行保护,提高了网络的安全性。

3.3 微波通道改光通道或新建微波站点备份

接入层基站在中国联通转网时存在不少微波传输通道,新建通道由于光缆路由不具备或光缆管道(杆路)没有敷设到位,可利用微波进行代通,但应杜绝微波链路过长,以及单个S D H基站下挂微波基站数量过多的现象,以保证网络的安全性。在光缆铺设完毕的情况下,尽快实施微波改光端,提高网络的安全可靠性。如果地形条件限制确实不合适光缆敷设,需新建微波站点做传输备份。

如图9所示,SDH光端站A共下挂微波站6个,其中微波站B又下挂微波站2个,从图9中我们可以看出站A的安全性要求非常高,一旦A站单点失效或停电将直接导致其下挂的6个微波基站业务中断,对网络的影响将是致命的;而B站的安全性要求仅次于A站,一旦B站失效或A站与B站微波出现故障,将直接导致B站及其下挂的2个微波站业务中断。因此必须加大微波改光端的力度,在光缆接入条件具备的情况下要进行微波路由改造,将部分微波站入环,减少微波链路长度和单个站点接入微波数量,降低微波对网络的影响,保证业务的安全稳定。

3.4 拆环优化方法

随着近几年移动网的迅速扩大,接入环网数的站点急剧增加,很多地方的接入层网络因节点过多,环上站点(或中继设备)数量多,同环两处地方同时发生故障的概率就越大,出现网络组织困难、新建节入点无法及时开通的问题,因此部分网络需要拆环优化。根据已有站点和新建站点的分布,结合现在光缆资源,再建设物理路由上的直达光缆,最后对接入环进行拆分和重组,这是比较合理的拆环优化方法。目前比较常用的拆环方法分为三种方案。建设优化光缆,对接入环进行裂分,如图10所示,通过选取合理的物理路由,新建光缆将原环拆分为较小的环及链。拆环后网络清晰,拓展性更强。其示例如图1 1所示。

3.4.1 建设汇聚点,对接入环进行拆分

如图12所示,现状为一个汇聚点下挂一个较多接入点的大接入环。由于该汇聚点地理位置较偏,如果从简单的设备拆环来看,需要将其拆分为2至3个接入环,对接入层的纤芯消耗较快。但是若在接入环中心位置选取一个新汇聚点,并通过该汇聚点选取合适的物理路由,分别建设优化光缆至环上2个基站,将原接入环拆分为3个接入环,则网络更简单更清晰,且网络安全性更高。

3.4.2 结合支线拆环优化

一般在接入层中除了环网还会存在支线。链状网络在节点失效或光缆损断的情况下,无法实现自愈和恢复,因此在拆环中,还应统筹考虑支线的情况,尽量将其成环。如图12所示,通过利用局部段落的光缆,一方面实现了单个接入环上节点的减少,另一方面实现了支线成环。图13中为结合支线拆环优化示例。

4结束语

通过以上优化手段,使得天翼网络结构得到了很大的改善,网络拓扑结构从无保护、单方面、单节点结构、环路带链路结构、环路线路过长节点数量过多、环路物理路由不合理等发展成有保护功能的、安全性和稳定性更高的自愈环网络和网格型网络,并实现接入层网络的无保护链状结构改环,保证了网络的安全性,提高了业务保护能力。通过对传输网络的优化,使得网络结构将更为合理,网络调度更加灵活,网络也将更为安全,进一步保证了天翼CDMA网络向安全、高效、大容量的建设目标逐步演进。

参考文献

[1]杨宝磊.天津电信传输网优化设计.天津大学电子信息学院.2008