6 Počítačové sítě Transportní vrstva ARP RARP ICMP ... - eAMOS

Počítačové sítě 

Transportní vrstva 

UDP 

TCP 


Rozhraní 

služeb 

Rozhraní 

protokolů 

17 

6 

ICMP IGMP OSPF 

01 02 89 

SAP 

Síťová vrstva 

IP 

Rozhraní 

přístupu k I/O 

ARP 

Ethernet 

driver 

RARP 

Vrstva síťového rozhraní 1

DATA 

Systém A 

Uživatel transportní služby 

Aplikační vrstva 

Systém B 

Uživatel transportní služby 

DATA 

Služby poskytované 

uživateli transportu dat 

Transportní 

entita 

transport dat 


Transportní 

entita 

DATA 

Služby požadované od 

síťové vrstvy 

DATA 

Síťová vrstva 

2



• Transportní vrstva poskytuje službu aplikační vrstvě 

• Je nejnižší vrstvou, na kterou se odvolávají síťové aplikace 

(uživatelské a systémové) 

• Transportní služba – sekvenční přenos dat mezi 

komunikujícími procesy 

• Vytváří současně více paralelních transportních spojení 

• Transportní vrstva zahrnuje 2 transportní protokoly 

– UDP (User Datagram Protocol) 

– TCP (Transmission Control Protocol) 

• Transportní protokoly jsou prostředkem, kterým se zajistí 

pro uživatelskou aplikaci spojení dvou počítačů v IP síti 

3



• Přístup k transportní vrstvě z vrstvy aplikační – rozhraní 

služeb 

• Multiplexing transportních služeb a IP služby 

Aplikační 

protokol 2 

Aplikační 

protokol 4 

Aplikační 

protokol 6 

Aplikační 

protokol 1 

Aplikační 

protokol 3 

Aplikační 

protokol 5 

Aplikační 

protokol 7 

port 

UDP 

TCP 

IP 

4



• Rozhraní SAP mezi aplikační a transportní vrstvou – 

rozhraní služeb – identifikace aplikačního protokolu, 

který bude transportní službu používat 

• Číslo portu – 16 bitová proměnná 

• Port – SAP transportní vrstvy – „vstup“ do user-end 

systému 

• Ze strany user-end systému je port schránka na obsah 

transportního PDU – číslo portu určuje proces, který 

generuje data (směr „out“) nebo je spotřebitelem dat 

(směr „in) 

• Soket (socket) – IP adresa user-end systému + číslo portu 

– jednoznačný identifikátor poskytovatele/spotřebitele 

5 

transportovaných dat v internetu (tj. síťového procesu)



• Port 

– Číslo portu – dekadické vyjádření 1 – 65535 

– Adresový prostor portů spravuje IANA (Internet 

Assigned Numbers Authority) – pevně dané hodnoty 

pro poskytovatele určitých síťových služeb (tj. 

procesy typu „server“) 

– Oblast 1 – 1023 – „well-known“ porty pro známé 

síťové služby 

– Oblast 1024 – 65635 – možná registrace pro firemní 

vývoj, použití apod., jinak k disposici operačním 

systémům (přidělování procesům typu „klient“ – 

spotřebitelům síťových služeb) – porty alokované 

6

Klient 



Server 

X 

1025 

23 

A 

Y 

Z 

1025 

1028 

1025 

Klienti používají alokované – 

systémem dočasně přidělené 

porty 

23 

B 

Servery používají „well-known“ 

porty, na kterých očekávají 

(„naslouchají“) inicializační 

zprávy klienta. Typicky – 

procesy daemon v OS UNIX 

7


Transportní vrstva - protokoly 

• Protokol UDP 

– Služba nespojovaná (connection-less) – nespolehlivá, 

transport nelze řídit 

– Velmi efektivní – rychlá, malá provozní režie 

– Používá se 

• pro aplikace s malým objemem přenášených dat 

(zprávy se stanovenou velikostí apod.) 

• pro aplikace vyžadujících broadcast nebo multicast 

• pro aplikace, které si správnost datových přenosů 

samy zabezpečí 

8



• Typický spotřebitel transportní služby UDP - 

programy pro systémové síťové služby 

– šíření směrovacích informací – implementace protokolu 

RIP 

– šíření systémových hodin – implementace protokolu 

NTP 

– překlady doménových jmen – implementace protokolu 

DNS 

– správa IP sítí – implementace protokolu SNMP 

– aj. 

9


Transportní vrstva - protokol UDP 

• Formát PDU protokolu UDP – UDP datagram (UDP 

paket) 

UDP záhlaví 

UDP data 

0 15 16 31 

Zdrojový port 

Délka paketu 

Cílový port 

Checksum 

Checksum – kontrolní součet UDP 

paketu + UDP pseudozáhlaví 

0 15 16 31 

0 

Zdrojová IP adresa 

Cílová IP adresa 

Protokol 

Délka paketu 

10



• UDP paket v IP datagramu 

20B 8B 

IP záhlaví UDP záhlaví UDP data (PDU aplikačního protokolu) 

– typicky je jeden UDP paket vysílán v jednom IP 

datagramu 

11



• Protokol TCP 

– Služba spojovaná (connection- oriented), spolehlivá 

– Typ služby - PAR (Positive Acknowledgement with 

Retransmission) 

– Zajistí doručení datových segmentů ve stejném pořadí, 

v jakém byly odeslány s vyloučením ztráty, bitové 

nesprávnosti a duplicity 

• Protokol TCP 

– Vytvoří mezi komunikujícími procesy (jejich porty) 

virtuální osmibitový full-duplex komunikační kanál 

– Pojem TCP spojení – dvojice komunikujících 

soketů 

12



– Typicky používají transportní službu TCP uživatelské 

síťové aplikace (přenos souborů mezi síťovými uzly – 

FTP, relace přes síťový terminál – TELNET, přístup ke 

zdrojům systému WWW – HTTP, předávání 

elektronických poštovních zpráv –SMTP, atd.) 

– Komunikace mezi procesy probíhá ve fázích 

• vytvoření spojení 

• řízený přenos proudu dat (sekvence datových 

segmentů) s eventuálním opakovaném odesláním 

nekorektně přijatých segmentů 

• ukončení spojení 

13



• Přístup k transportní vrstvě z vrstvy aplikační – rozhraní 

služeb 

• Multiplexing transportních služeb a IP služby 

RIP 

DNS 

TELNET 

HTTP 

SNMP 

RTP 

SMTP 

FTP 

port 

UDP 

TCP 

IP 

14

Formát TCP záhlaví 



0 15 16 31 

Offset 

Zdrojový port 

Pořadové číslo – Sequence Number 

Pořadové číslo potvrzení – Acknowledgement Number 

--- 

Checksum 

Řídící bity 

TCP volby (Options) 

Cílový port 

Window Size 

Urgent Pointer 

TCP data 

15



• Sequence Number (SN) 

– je-li nastaven flag SYN, potom je SN počáteční číslo sekvence 

(ISN – Initial Sequence Number) 

– není-li nastaven flag SYN, potom je SN pořadové číslo prvního 

datového oktetu v segmentu (vzhledem k celé sekvenci 

přenášených dat v rámci tohoto TCP spojení) 

• Acknowledgement Number (ACKN) – potvrzovací číslo 

– musí být vysíláno během celého TCP spojení – 

představuje SN následujícího segmentu (tj. který je 

očekáván) (viz protokol Positive Acknowledgement with 

Retransmission) 

• Data Offset = délka záhlaví = počátek dat (udáváno ve 

„slovech“ (4 oktety)) 

16



• Řídící bity – Flags 10 15 

Řídící bity 

URG ACK 

PSH RST SYN FIN 

– URG – určuje platnost pole URGENT POINTER 

– ACK - určuje platnost pole ACKN 

– PSH – oznamuje, že segment obsahuje data, která se mají 

bezprostředně předat cílovému procesu 

– RST – vyvolá reset TCP spojení 

– SYN – iniciuje TCP spojení, vyvolá proces synchronizace, tj. 

výměnu SN obou stran 

– FIN – iniciuje ukončovací proces TCP spojení (zpravidla v 

případě konce sekvence dat) 

17



• Window Size – určuje velikost „sliding window“ – max. 65535 

(počet oktetů, které je možno přenést bez ACK) 

• Checksum – kontrolní součet (včetně TCP pseudozáhlaví – viz. 

UDP pseudozáhlaví) 

• Urgent Pointer – specifikuje offset posledního oktetu urgentních 

dat (spolu s řídícím bitem URG) 

• TCP volby –pole proměnné délky (dorovnává se na hranici 2 

oktetů) – typ, délka 

– Maximum segment size (2, 4) – udává maximální možnou 

velikost segmentu přenášeného v rámci TCP spojení (max. 

65535 B) 

– Window Scale Factor (3, 3) – umožní zvětšení velikosti 

„plovoucího okna“ (65 535 x 2 14 ) 

– Timestamp (8, 10) – nastavení časových známek na každý 

přenášený segment – pro měření RTT 

18



• TCP spojení: socket A socket B 

• Příklad: 195.178.78.10.22 - 195.178.80.140.10500 

služba SSH: server 

klient 

• TCP spojení – dynamický objekt v definovaném stavu 

• Stav TCP spojení určuje jeho předchozí stav a časově 

závislá událost 

– předání řídící informace spojení (TCP protokol) 

– příkaz aplikace (požadavek na spuštění služby, požadavek na 

přenos dat aplikace, požadavek na ukončení přenosu dat aplikace) 

• V OS Unix TCP spojení obsluhuje jádro 

– Parametr jádra – maximální počet otevřených TCP spojení 

– Tabulky TCP spojení (datové struktury) – utilita netstat 

19

aplikace TCP/UDP 

TCP/UDP aplikace 

server X 

klient X 

server Y 

klient Z 

klient W 

T 

C 

P 

Porty 

Well-known 

alokovaný 

T 

C 

P 

server Z 

klient Y 

server J 

server K 

klient J 

U 

D 

P 

U 

D 

P 

klient K 

20



Mechanismy řízení TCP spojení 

• Synchronizace komunikujících stran –ve fázi inicializace 

(otevírání) TCP spojení si strany vymění svá počáteční 

sekvenční čísla (ISN – Initial Sequence Number). 

• Posloupnost přijímaných segmentů TCP PDU (segmentů) 

– PAR – strana potvrzuje korektní přijetí předchozích 

segmentů pořadovým číslem segmentu následujícího, tzn. 

ack B = seq A + 1 a seq B = ack A – 1 

• Řízení toku – zamezení zahlcení virtuálního kanálu – 

metoda „Sliding Window“ – postupné zvyšování velikosti 

– strana přijímací data aplikace určuje maximum – při 

velikosti okna = 0 spojení zůstává otevřené. 

21



Stavy TCP spojení při normálním průběhu otevírání 

Klient 

(active open) 

SYN_SENT 

SYN J 

Server 

LISTEN (passive open) 

SYN_RCVD 

SYN K, ack J+1 

ESTABISHED 

ack K+1, seq J + 1 

22



Klient Server Klient Server 

ESTABISHED 

seq K+1 ack J+1 

seq J+1 ack K+2 

seq K+2 ack J+2 

seq J+2 ack K+3 

S A 

1 3 

2 . 

3 . 

4 4 

5 5 

ESTABISHED 

seq 2 ack 1 

S A 

3 2 

4 3 

5 4 

Jednoduché potvrzování Řízení „Sliding Window“ (= 23 3)



Stavy TCP spojení při normálním průběhu uzavírání 

Klient 

Server 

(active close) 

FIN_WAIT_1 

FIN M 

CLOSE_WAIT (passive close) 

FIN_WAIT_2 

TIME_WAIT 

ack M+1 

FIN N 

LAST_ACK 

ack N+1 

CLOSED 

24



Přechodový diagram stavů TCP spojení 

25

6 Počítačové sítě Transportní vrstva ARP RARP ICMP ... - eAMOS

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?