第05講傳輸層協(xié)議

1、Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議2概況：概況：vUDPvTCPInternet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議3網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：v實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸v只需要協(xié)議地址即可確定目的地只需要協(xié)議地址即可確定目的地傳輸層協(xié)議：傳輸層協(xié)議：v實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)傳輸v除協(xié)議地址外，還需要其他標(biāo)識(shí)信息，除協(xié)議地址外，還需要其他標(biāo)識(shí)信息，以便確定參與通信的應(yīng)用程序以便確定參與通信的應(yīng)用程序v其他傳輸控制功能其他傳輸控制功能Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議

2、傳輸層協(xié)議4主機(jī)上進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：主機(jī)上進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：v進(jìn)程標(biāo)識(shí)符進(jìn)程標(biāo)識(shí)符v進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)分配進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)分配v對(duì)不同主機(jī)、不同操作系統(tǒng)不統(tǒng)一對(duì)不同主機(jī)、不同操作系統(tǒng)不統(tǒng)一傳輸層上進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：傳輸層上進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：v端口號(hào)端口號(hào)v不同傳輸層協(xié)議的端口號(hào)獨(dú)立不同傳輸層協(xié)議的端口號(hào)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：v套接字套接字Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議5端口長(zhǎng)度：端口長(zhǎng)度：v16bits端口類型：端口類型：v公用端口（熟知端口）公用端口（熟知端口）v臨時(shí)端口臨時(shí)端口Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議6套接字的概

3、念：套接字的概念：v是一種特殊的文件句柄，進(jìn)程用它來向是一種特殊的文件句柄，進(jìn)程用它來向操作系統(tǒng)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)操作系統(tǒng)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)套接字的表示：套接字的表示：v三元組：三元組：vTCP/IP中的套接字：中的套接字：Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議7關(guān)聯(lián)：關(guān)聯(lián)：v一個(gè)關(guān)聯(lián)用來標(biāo)識(shí)兩個(gè)進(jìn)程之間的通信一個(gè)關(guān)聯(lián)用來標(biāo)識(shí)兩個(gè)進(jìn)程之間的通信v兩個(gè)套接字可以唯一地表示一個(gè)關(guān)聯(lián)兩個(gè)套接字可以唯一地表示一個(gè)關(guān)聯(lián)v半關(guān)聯(lián)：半關(guān)聯(lián)：Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議8Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議9

4、Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議10三個(gè)主要的應(yīng)用編程接口：三個(gè)主要的應(yīng)用編程接口：v建立新接收端口建立新接收端口v接收操作接收操作v發(fā)送操作發(fā)送操作Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議11TCP具有如下為應(yīng)用提供的功能：具有如下為應(yīng)用提供的功能：v流式數(shù)據(jù)傳輸流式數(shù)據(jù)傳輸v可靠性可靠性v流量控制流量控制v多路復(fù)用多路復(fù)用v邏輯連接邏輯連接v全雙工全雙工Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議12Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議13缺點(diǎn)：浪費(fèi)傳輸帶

5、寬缺點(diǎn)：浪費(fèi)傳輸帶寬Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議14Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議15窗口機(jī)制保證了：窗口機(jī)制保證了：v可靠的傳輸可靠的傳輸v更好地利用了網(wǎng)絡(luò)帶寬更好地利用了網(wǎng)絡(luò)帶寬v支持流量控制支持流量控制Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議16TCP使用改進(jìn)的窗口原則：使用改進(jìn)的窗口原則：v每個(gè)字節(jié)分配一個(gè)序列號(hào)，窗口大小用每個(gè)字節(jié)分配一個(gè)序列號(hào)，窗口大小用字節(jié)數(shù)表示。字節(jié)數(shù)表示。v建立連接時(shí)由接收方確定窗口大小，并建立連接時(shí)由接收方確定窗口大小，并且在數(shù)據(jù)傳輸過程中可

6、能發(fā)生變化。且在數(shù)據(jù)傳輸過程中可能發(fā)生變化。v字節(jié)分為報(bào)文段，一個(gè)字節(jié)分為報(bào)文段，一個(gè)TCP報(bào)文只攜帶報(bào)文只攜帶本報(bào)文段中第一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)。本報(bào)文段中第一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)。Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議17Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議18Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議19Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議20Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議21Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五

7、講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議22超時(shí)機(jī)制：超時(shí)機(jī)制：v為了不至于無限期的等待確認(rèn)，采用超為了不至于無限期的等待確認(rèn)，采用超時(shí)機(jī)制，為發(fā)送的每個(gè)報(bào)文段設(shè)置一個(gè)時(shí)機(jī)制，為發(fā)送的每個(gè)報(bào)文段設(shè)置一個(gè)超時(shí)間隔。超時(shí)間隔。TCP中的變長(zhǎng)超時(shí)間隔：中的變長(zhǎng)超時(shí)間隔：v由于網(wǎng)絡(luò)特性動(dòng)態(tài)變化，超時(shí)間隔也應(yīng)由于網(wǎng)絡(luò)特性動(dòng)態(tài)變化，超時(shí)間隔也應(yīng)該動(dòng)態(tài)改變。該動(dòng)態(tài)改變。v計(jì)算發(fā)送報(bào)文段和接收確認(rèn)報(bào)文之間的計(jì)算發(fā)送報(bào)文段和接收確認(rèn)報(bào)文之間的時(shí)間差，以時(shí)間差的加權(quán)平均作為要被時(shí)間差，以時(shí)間差的加權(quán)平均作為要被發(fā)送的下一個(gè)報(bào)文段的超時(shí)間隔值。發(fā)送的下一個(gè)報(bào)文段的超時(shí)間隔值。Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸

8、層協(xié)議傳輸層協(xié)議23三次握手過程三次握手過程Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議24關(guān)閉連接的兩種方法：關(guān)閉連接的兩種方法：v通過調(diào)用通過調(diào)用close()顯式關(guān)閉顯式關(guān)閉v通過設(shè)置通過設(shè)置FIN標(biāo)志位隱式關(guān)閉標(biāo)志位隱式關(guān)閉注意：由于注意：由于TCP連接是雙向的，必連接是雙向的，必須在兩端都進(jìn)行關(guān)閉后才能真正關(guān)須在兩端都進(jìn)行關(guān)閉后才能真正關(guān)閉一個(gè)閉一個(gè)TCP連接。連接。Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議25六個(gè)主要的應(yīng)用編程接口：六個(gè)主要的應(yīng)用編程接口：vOpen: 建立一個(gè)連接建立一個(gè)連接vSend: 使用已建立的連接

9、發(fā)送數(shù)據(jù)使用已建立的連接發(fā)送數(shù)據(jù)vReceive: 將接收數(shù)據(jù)拷貝到用戶緩沖區(qū)將接收數(shù)據(jù)拷貝到用戶緩沖區(qū)vClose: 關(guān)閉一個(gè)連接關(guān)閉一個(gè)連接vStatus: 返回一個(gè)已建立的連接的信息返回一個(gè)已建立的連接的信息vAbort: 異常結(jié)束異常結(jié)束Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議26擁塞算法：擁塞算法：v防止發(fā)送方以超出網(wǎng)絡(luò)的容量的速率發(fā)防止發(fā)送方以超出網(wǎng)絡(luò)的容量的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)容量。送數(shù)據(jù)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)容量。TCP目前實(shí)現(xiàn)的目前實(shí)現(xiàn)的4個(gè)擁塞和流控算法：個(gè)擁塞和流控算法：v慢速啟動(dòng)慢速啟動(dòng)v擁塞避免擁塞避免v快速重傳快速重傳v快速恢復(fù)快速恢復(fù)In

10、ternet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議27控制流量的兩個(gè)窗口值：控制流量的兩個(gè)窗口值：v公告窗口：接收方確定公告窗口：接收方確定v擁塞窗口：發(fā)送方確定（不超過前者）擁塞窗口：發(fā)送方確定（不超過前者）慢速啟動(dòng)算法：慢速啟動(dòng)算法：v發(fā)送方將擁塞窗口初始化為一個(gè)報(bào)文段發(fā)送方將擁塞窗口初始化為一個(gè)報(bào)文段的大小。的大小。v每次接收到一個(gè)確認(rèn)后，將擁塞窗口增每次接收到一個(gè)確認(rèn)后，將擁塞窗口增加一倍。加一倍。慢速啟動(dòng)是在連接上采取的流量控制慢速啟動(dòng)是在連接上采取的流量控制Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議28Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與

11、應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議29擁塞：擁塞：v中間路由器丟失報(bào)文段的現(xiàn)象中間路由器丟失報(bào)文段的現(xiàn)象v處理丟失報(bào)文的方法稱為擁塞避免算法處理丟失報(bào)文的方法稱為擁塞避免算法擁塞避免算法：擁塞避免算法：v減慢向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)文的速率減慢向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)文的速率v激活慢速啟動(dòng)過程激活慢速啟動(dòng)過程判斷擁塞的依據(jù)：判斷擁塞的依據(jù)：v發(fā)生超時(shí)（需要好的發(fā)生超時(shí)（需要好的RTT算法）算法）v接收到重復(fù)的接收到重復(fù)的ACKInternet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議30兩個(gè)獨(dú)立的算法聯(lián)合使用，維護(hù)兩個(gè)變量：兩個(gè)獨(dú)立的算法聯(lián)合使用，維護(hù)兩個(gè)變量：v擁塞窗口（擁塞窗口（cwnd）v慢

12、速啟動(dòng)閾值（慢速啟動(dòng)閾值（ssthresh）Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議31組合算法（設(shè)報(bào)文段大小為組合算法（設(shè)報(bào)文段大小為segsize）：）：1.初始化連接：初始化連接： cwnd=segsize, ssthresh=655352.最多發(fā)送最多發(fā)送cwnd字節(jié)未確認(rèn)的數(shù)據(jù)字節(jié)未確認(rèn)的數(shù)據(jù)3.發(fā)生擁塞后：發(fā)生擁塞后： ssthresh=max(2*segsize, cwnd/2)4.新發(fā)送數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，若新發(fā)送數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，若cwndssthresh：則執(zhí)行慢速啟動(dòng)：則執(zhí)行慢速啟動(dòng)：否則執(zhí)行擁塞避免：否則執(zhí)行擁塞避免：Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)

13、與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議32Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議33快速重傳：快速重傳：v對(duì)擁塞避免進(jìn)行改進(jìn)，使丟失報(bào)文在超對(duì)擁塞避免進(jìn)行改進(jìn)，使丟失報(bào)文在超時(shí)到來前被重傳。時(shí)到來前被重傳。Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議34快速恢復(fù)：快速恢復(fù)：v在快速重傳發(fā)送了丟失的報(bào)文并收到確在快速重傳發(fā)送了丟失的報(bào)文并收到確認(rèn)后，執(zhí)行擁塞避免而非慢速啟動(dòng)。認(rèn)后，執(zhí)行擁塞避免而非慢速啟動(dòng)。v因?yàn)橹貜?fù)因?yàn)橹貜?fù)ACK不僅意味著報(bào)文的丟失，不僅意味著報(bào)文的丟失，而且意味著在丟失的報(bào)文之后還接收到而且意味著在丟失的報(bào)文之

14、后還接收到其后的報(bào)文，即網(wǎng)絡(luò)上仍然有數(shù)據(jù)流動(dòng)，其后的報(bào)文，即網(wǎng)絡(luò)上仍然有數(shù)據(jù)流動(dòng)，采用突然降低發(fā)送速率的慢速啟動(dòng)，不采用突然降低發(fā)送速率的慢速啟動(dòng)，不利于充分利用帶寬。利于充分利用帶寬。Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議35組合算法：組合算法：1.當(dāng)接收到第當(dāng)接收到第3個(gè)重復(fù)個(gè)重復(fù)ACK時(shí)：時(shí)：q ssthresh=max(2*segsize, cwnd/2)q重傳丟失的報(bào)文重傳丟失的報(bào)文q cwnd=ssthresh+3*segsize2.每當(dāng)接收到另一個(gè)重復(fù)每當(dāng)接收到另一個(gè)重復(fù)ACK時(shí)：時(shí)：vcwnd=cwnd+segsizev若新若新cwnd允許，則

15、發(fā)送一個(gè)報(bào)文段允許，則發(fā)送一個(gè)報(bào)文段3.新新ACK到來時(shí)進(jìn)行擁塞避免到來時(shí)進(jìn)行擁塞避免： cwnd=ssthresh/2Internet技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 第五講第五講 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議361.端口的作用是什么？如何理解基于端口的多路復(fù)用？端口的作用是什么？如何理解基于端口的多路復(fù)用？2.套接字的作用是什么？說明套接字的作用是什么？說明TCP/IP套接字中三元組套接字中三元組的必要性。的必要性。3.什么是關(guān)聯(lián)？關(guān)聯(lián)與套接字有何關(guān)系？什么是關(guān)聯(lián)？關(guān)聯(lián)與套接字有何關(guān)系？4.為什么為什么UDP和和TCP在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)要引入偽頭部？在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)要引入偽頭部？5.為什么要在為什么要在TCP中引入超時(shí)機(jī)制？中引入超時(shí)機(jī)制？TCP的超時(shí)間隔有的超時(shí)間隔有何特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？何特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？UDP需要超時(shí)機(jī)制嗎？為什么？需要超時(shí)機(jī)制嗎？為什么？6.為什么為什么TCP頭部有一個(gè)頭部長(zhǎng)度字段而頭部有一個(gè)頭部長(zhǎng)度字段而UDP卻沒有？卻沒