m7運(yùn)輸層協(xié)議及分析

1、第7章 運(yùn)輸層協(xié)議及分析7.1 運(yùn)輸層協(xié)議概述7.2 TCP/IP 體系中的運(yùn)輸層7.3 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP7.4 傳輸控制協(xié)議 TCP 7.4.1 TCP 概述7.4.2 TCP 可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?.4.3 TCP 報文段的首部格式 7.4.4 TCP 的流量控制與擁塞控制7.4.5 TCP 的重傳機(jī)制 7.4.6 TCP 的運(yùn)輸連接管理7.5 流控制傳輸協(xié)議（SCTP）7.1 運(yùn)輸層協(xié)議概述 運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，屬于面向通信部分的最高層，用戶功能中的最低層。 物理層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層面向信息處理面向通信用戶功能網(wǎng)絡(luò)功能一、運(yùn)輸層在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的作用運(yùn)輸層為

2、相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信 54321運(yùn)輸層端到端的邏輯通信主機(jī) A主機(jī) B應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程路由器 1路由器 2AP1LAN2WANAP2AP3AP4IP 層LAN1AP1AP2AP4端口端口54321IP 協(xié)議的作用范圍運(yùn)輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 的作用范圍AP3二、運(yùn)輸層要解決的問題要提供端到端的可靠通信必需解決的問題在一個連接上實(shí)現(xiàn)多對進(jìn)程間通信的復(fù)用彌補(bǔ)通信子網(wǎng)提供的差異和不足解決通信子網(wǎng)自身無法解決的傳輸錯誤總之，運(yùn)輸層填補(bǔ)了高層用戶的要求與通信子網(wǎng)提供的服務(wù)之間的間隙。通信子網(wǎng)提供的服務(wù)越多，運(yùn)輸層就越簡單。通信子網(wǎng)提供的服務(wù)越少，運(yùn)輸層就越復(fù)雜。三、運(yùn)輸層的主要功能 運(yùn)

3、輸層的兩項(xiàng)主要功能：流量控制：通過滑動窗口實(shí)現(xiàn)；可靠傳輸：由序號和確認(rèn)來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)輸層主要提供TCP和UDP兩種傳輸協(xié)議：TCP是面向連接的、可靠的傳輸協(xié)議。它把報文分解為多個段進(jìn)行傳輸，在目的站再重新裝配這些段，必要時重新發(fā)送沒有收到的段。UDP是無連接的。由于對發(fā)送的段不進(jìn)行校驗(yàn)和確認(rèn)，因此它是“不可靠”的。運(yùn)輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要區(qū)別 應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程IP 協(xié)議的作用范圍（提供主機(jī)之間的邏輯通信）TCP 和 UDP 協(xié)議的作用范圍（提供進(jìn)程之間的邏輯通信）因 特 網(wǎng)運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信網(wǎng)絡(luò)層是為主機(jī)之間提供邏輯通信運(yùn)輸層與上下層之間關(guān)系的 OSI 表示法 運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)

4、輸實(shí)體運(yùn)輸協(xié)議運(yùn)輸層層接口 運(yùn)輸服務(wù)用戶（應(yīng)用層實(shí)體） 運(yùn)輸服務(wù)用戶 （應(yīng)用層實(shí)體）層接口 網(wǎng)絡(luò)層（或網(wǎng)際層）應(yīng)用層主機(jī) A主機(jī) B運(yùn)輸層服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)訪問點(diǎn)NSAP運(yùn)輸層向上提供的兩種服務(wù)？應(yīng)用層運(yùn)輸層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程接收進(jìn)程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)全雙工可靠信道數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)使用 TCP 協(xié)議使用 UDP 協(xié)議不可靠信道發(fā)送進(jìn)程TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP(User Datagram Protocol)傳輸控制協(xié)議 TCP(Transmission Control Protocol)兩個對等運(yùn)輸實(shí)體在通信時傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元 TPDU (Transp

5、ort Protocol Data Unit)。TCP 傳送的數(shù)據(jù)協(xié)議單元是 TCP 報文段(segment) UDP 傳送的數(shù)據(jù)協(xié)議單元是 UDP 報文或用戶數(shù)據(jù)報。7.2 TCP/IP 體系中的運(yùn)輸層7 .2.1 運(yùn)輸層中的兩個協(xié)議TCP/IP 體系中的運(yùn)輸層協(xié)議 TCPUDPIP應(yīng)用層與各種網(wǎng)絡(luò)接口運(yùn)輸層UDP 不提供可靠交付，但UDP 是一種高效的工作方式。TCP 提供面向連接的服務(wù)，傳送數(shù)據(jù)之前需要先建立連接。TCP 提供可靠交付，但增加了許多的開銷。使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，占用許多的處理機(jī)資源。SCTP是流控制傳輸協(xié)議，面向報文，可靠。SCTP具有UTP和TCP最好的一些特點(diǎn)

6、。 SCTP7.2.2 端口的概念運(yùn)輸控制層最主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信功能，要進(jìn)行進(jìn)程通信是通過端口來實(shí)現(xiàn)的。在協(xié)議棧層間的抽象的協(xié)議端口是軟件端口。路由器或交換機(jī)上的端口是硬件端口。硬件端口是不同硬件設(shè)備進(jìn)行交互的接口，軟件端口是應(yīng)用層的各種協(xié)議進(jìn)程與運(yùn)輸實(shí)體進(jìn)行層間交互的一種地址。 端口的作用就是讓各種應(yīng)用進(jìn)程都能將其數(shù)據(jù)通過端口向下交付給運(yùn)輸層，讓運(yùn)輸層知道應(yīng)當(dāng)將其報文段中的數(shù)據(jù)向上通過端口交付給應(yīng)用層相應(yīng)的進(jìn)程。端口用一個 16 bit 端口號進(jìn)行標(biāo)志。端口號只具有本地意義。在因特網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)的相同端口號是沒有聯(lián)系的。端口在進(jìn)程之間的通信中所起的作用 應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層TCP 報文段U

7、DP用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用進(jìn)程TCP 復(fù)用IP 復(fù)用UDP 復(fù)用TCP 報文段UDP用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用進(jìn)程端口端口TCP 分用UDP 分用IP 分用IP 數(shù)據(jù)報IP 數(shù)據(jù)報發(fā)送方接收方三類端口熟知端口：TCP/ IP體系確定并公布的，其數(shù)值一般為 01023。用來表示公共應(yīng)用程序。指示了正在使用的上層協(xié)議。登記端口號，數(shù)值為102449151，為沒有熟知端口號的應(yīng)用程序使用的。使用這個范圍的端口號必須登記，以防止重復(fù)?？蛻舳丝谔柣蚨虝憾丝谔?，數(shù)值為4915265535，留給客戶進(jìn)程選擇暫時使用。當(dāng)服務(wù)器進(jìn)程收到客戶進(jìn)程的報文時，就知道了客戶進(jìn)程所使用的動態(tài)端口號。IPFTPSMTPTFTPDNSTelne

8、tSNMP2123255369161TCP UDP應(yīng)用層傳輸層保留的端口號：255，公共應(yīng)用255-1023，公司176網(wǎng)絡(luò)層常用的默認(rèn)端口代理服務(wù)器常用端口：（1）. HTTP協(xié)議代理服務(wù)器常用端口號：80/8080/3128/8081/9080（2）. SOCKS代理協(xié)議服務(wù)器常用端口號：1080（3）. FTP協(xié)議代理服務(wù)器常用端口號：21（4）. Telnet協(xié)議代理服務(wù)器常用端口：237.3 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP 7.3.1 UDP 概述 UDP 只在 IP 的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點(diǎn)的功能，即端口的功能和差錯檢測的功能。雖然 UDP 用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付，但 UDP

9、 在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接UDP 的主機(jī)不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。UDP 用戶數(shù)據(jù)報只有8個字節(jié)的首部開銷。UDP可支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對某些實(shí)時應(yīng)用是很重要的。 端口是用報文隊(duì)列來實(shí)現(xiàn) UDP 端口 51000UDP 端口 69出隊(duì)列入隊(duì)列出隊(duì)列入隊(duì)列TFTP 服務(wù)器TFTP 客戶UDP 用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用層運(yùn)輸層服務(wù)器端用熟知端口，客戶端請求用一般端口7.3.2 UDP 用戶數(shù)據(jù)報的首部格式 偽首部源端口目的端口長 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字

10、節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報偽首部源端口目的端口長 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報用戶數(shù)據(jù)報 UDP 有兩個字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段有 8 個字節(jié)，由 4 個字段組成，每個字段都是兩個字節(jié)。 偽首部源端口目的端口長 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報檢驗(yàn)和檢驗(yàn)部分包括首部和數(shù)據(jù)。在計(jì)算檢驗(yàn)和時，臨時把“偽首部”和 UDP

11、用戶數(shù)據(jù)報連接在一起。偽首部僅僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和。不向上和向下傳輸。10011001 00010011 153.1900001000 01101000 8.10410101011 00000011 171.300001110 00001011 14.1100000000 00010001 0 和 1700000000 00001111 1500000100 00111111 108700000000 00001101 1300000000 00001111 1500000000 00000000 0（檢驗(yàn)和）01010100 01000101 數(shù)據(jù)01010011 01010100 數(shù)據(jù)010

12、01001 01001110 數(shù)據(jù)01000111 00000000 數(shù)據(jù)和 0（填充）10010110 11101011 求和得出的結(jié)果01101001 00010100 檢驗(yàn)和 04112 字節(jié)偽首部8 字節(jié)UDP 首部7 字節(jié)數(shù)據(jù)填充按二進(jìn)制反碼運(yùn)算求和將得出的結(jié)果求反碼全 0 17 15 1087 13 15 全 0數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 全 0TCP 是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。每一條 TCP 連接只能有兩個端點(diǎn)(endpoint)，每一條 TCP 連接只能是點(diǎn)對點(diǎn)的（一對一）。 TCP 提供可靠交付的服務(wù)。 TCP 提供全雙工通信。面向字節(jié)流。7.4 傳輸控制協(xié)議 TC

13、P 7.4.1 TCP 概述 768HTCP 面向流的概念 發(fā)送 TCP 報文段發(fā)送方接收方把字節(jié)寫入發(fā)送緩存從接收緩存讀取字節(jié)應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程1230181716151419202145131211H109H加上 TCP 首部構(gòu)成 TCP 報文段TCPTCP字節(jié)流字節(jié)流H表示 TCP 報文段的首部x表示序號為 x 的數(shù)據(jù)字節(jié)TCP 連接每一條 TCP 連接有兩個端點(diǎn)。TCP 連接的端點(diǎn)不是主機(jī)，不是主機(jī)的IP 地址，不是應(yīng)用進(jìn)程，也不是運(yùn)輸層的協(xié)議端口。TCP 連接的端點(diǎn)叫做套接字(socket)或插口。端口號拼接到(contatenated with) IP 地址即構(gòu)成了套接字。套接字和端

14、口、IP 地址的關(guān)系是： IP 地址3 端口號1500 3, 1500套接字(socket) TCP 的連接 socket有多種不同的意思 應(yīng)用編程接口 API 稱為 socket API, 簡稱為 socket。socket API 中使用的一個函數(shù)名也叫作socket。調(diào)用 socket 函數(shù)的端點(diǎn)稱為 socket。調(diào)用 socket函數(shù)時其返回值稱為 socket描述符，可簡稱為 socket。在操作系統(tǒng)內(nèi)核中連網(wǎng)協(xié)議的 Berkeley 實(shí)現(xiàn)，稱為 socket 實(shí)現(xiàn)。 7.4.2 可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?a) 無差錯情況A發(fā)送 M1確認(rèn) M1B發(fā)送 M2發(fā)送 M3確認(rèn) M2確認(rèn) M3A

15、發(fā)送 M1B超時重傳 M1發(fā)送 M2確認(rèn) M1丟棄有差錯的報文(b) 超時重傳tttt確認(rèn)丟失和確認(rèn)遲到 A發(fā)送 M1B超時重傳 M1發(fā)送 M2丟棄重復(fù)的 M1重傳確認(rèn) M1(a) 確認(rèn)丟失確認(rèn) M1A發(fā)送 M1B超時重傳 M1發(fā)送 M2丟棄重復(fù)的 M1重傳確認(rèn)M1(b) 確認(rèn)遲到確認(rèn) M1收下遲到的確認(rèn)但什么也不做tttt流水線傳輸 發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個分組，不必每發(fā)完一個分組就停頓下來等待對方的確認(rèn)。由于信道上一直有數(shù)據(jù)不間斷地傳送，這種傳輸方式可獲得很高的信道利用率。 B分組ttAACK累積確認(rèn) 接收方一般采用累積確認(rèn)的方式。即不必對收到的分組逐個發(fā)送確認(rèn)，而是對按序到達(dá)的最后一個分組發(fā)

16、送確認(rèn)，這樣就表示：到這個分組為止的所有分組都已正確收到了。累積確認(rèn)有的優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)，即使確認(rèn)丟失也不必重傳。缺點(diǎn)是：不能向發(fā)送方反映出接收方已經(jīng)正確收到的所有分組的信息。TCP 可靠通信的具體實(shí)現(xiàn) TCP 連接的每一端都必須設(shè)有兩個窗口一個發(fā)送窗口和一個接收窗口。 TCP 的可靠傳輸機(jī)制用字節(jié)的序號進(jìn)行控制。TCP 所有的確認(rèn)都是基于序號而不是基于報文段。 TCP 兩端的四個窗口經(jīng)常處于動態(tài)變化之中。TCP連接的往返時間 RTT 也不是固定不變的。需要使用特定的算法估算較為合理的重傳時間。 TCP首部20 字節(jié)的固定首部32 bit比特 0 8 16 24 31目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢

17、驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段IP 數(shù)據(jù)部分IP 首部發(fā)送在前7.4.3 TCP 報文段的首部格式TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充源端口和目的端口字段各占 2 字節(jié)。端口是運(yùn)輸層與應(yīng)用層的服務(wù)接口。運(yùn)輸層的復(fù)用和分用功能都要通過端口才能實(shí)現(xiàn)。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)

18、據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充序號字段占 4 字節(jié)。TCP 連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個字節(jié)都編上一個序號。序號字段的值則指的是本報文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充確認(rèn)號字段占 4 字節(jié)，是期望收到對方的下一個報文段的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端

19、 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充數(shù)據(jù)偏移占 4 bit，它指出 TCP 報文段的數(shù)據(jù)起始處距離 TCP 報文段的起始處有多遠(yuǎn)?！皵?shù)據(jù)偏移”的單位是 32 bit 字。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充保留字段占 6 bit，保留為今后使用，但目前應(yīng)置為 0。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）

20、源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充緊急比特 URG 當(dāng) URG 1 時，表明緊急指針字段有效。它告訴系統(tǒng)此報文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送(相當(dāng)于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù))。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充確認(rèn)比特 ACK 只有當(dāng) ACK 1 時確認(rèn)號字段才有效。當(dāng) ACK 0 時，確認(rèn)號無效。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急

21、 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充推送比特 PSH (PuSH) 接收 TCP 收到推送比特置 1 的報文段，就盡快地交付給接收應(yīng)用進(jìn)程，而不再等到整個緩存都填滿了后再向上交付。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充復(fù)位比特 RST (ReSeT) 當(dāng) RST 1 時，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯（如由于主機(jī)崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運(yùn)輸連接。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移

22、檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充同步比特 SYN 同步比特 SYN 置為 1，就表示這是一個連接請求或連接接受報文。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充終止比特 FIN (FINal) 用來釋放一個連接。當(dāng)FIN 1 時，表明此報文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度

23、可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充窗口字段 占 2 字節(jié)。用來控制對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量。端點(diǎn)根據(jù)設(shè)置的緩存空間大小確定自己接收窗口大小，然后通知對方以確定對方的發(fā)送窗口的上限。TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充檢驗(yàn)和 占 2 字節(jié)。檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計(jì)算檢驗(yàn)和時，要在 TCP 報文段的前面加上 12 字節(jié)的偽首部。TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和

24、選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充緊急指針字段 占 16 bit。當(dāng)URG=1時，緊急指針指出在本報文段中的緊急數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充選項(xiàng)字段 長度可變。TCP 只規(guī)定了一種選項(xiàng)，即最大報文段長度 MSS (Maximum Segment Size)。MSS 告訴對方 TCP：“我的緩存所能接收的報

25、文段的數(shù)據(jù)字段的最大長度是 MSS 個字節(jié)?！?MSS 是 TCP 報文段中的數(shù)據(jù)字段的最大長度。數(shù)據(jù)字段加上 TCP 首部才等于整個的 TCP 報文段。選項(xiàng)字段窗口擴(kuò)大選項(xiàng) 占 3 字節(jié)，其中有一個字節(jié)表示移位值 S。新的窗口值等于TCP 首部中的窗口位數(shù)增大到(16 + S)，相當(dāng)于把窗口值向左移動 S 位后獲得實(shí)際的窗口大小。時間戳選項(xiàng)占10 字節(jié)，其中最主要的字段時間戳值字段（4 字節(jié)）和時間戳回送回答字段（4 字節(jié)）。選擇確認(rèn)選項(xiàng)在后面的 5.6.3 節(jié)介紹。選項(xiàng)字段舉例選擇確認(rèn) SACK接收方收到了和前面的字節(jié)流不連續(xù)的兩個字節(jié)塊。如果這些字節(jié)的序號都在接收窗口之內(nèi)，那么接收方就先

26、收下這些數(shù)據(jù)，但要把這些信息準(zhǔn)確地告訴發(fā)送方，使發(fā)送方不要再重復(fù)發(fā)送這些已收到的數(shù)據(jù)。如果要使用選擇確認(rèn)，那么在建立 TCP 連接時，就要在 TCP 首部的選項(xiàng)中加上“允許 SACK”的選項(xiàng)，而雙方必須都事先商定好。首部中的“確認(rèn)號字段”的用法仍然不變。只是以后在 TCP 報文段的首部中都增加了 SACK 選項(xiàng)，以便報告收到的不連續(xù)的字節(jié)塊的邊界。由于首部選項(xiàng)的長度最多只有 40 字節(jié)，而指明一個邊界就要用掉 4 字節(jié)，因此在選項(xiàng)中最多只能指明 4 個字節(jié)塊的邊界信息。 1 1000 1501 3000 3501 4500確認(rèn)號 = 1001L1 = 1501L2 = 3501R1 = 300

27、1R1 = 4501接收到的字節(jié)流序號不連續(xù) 連續(xù)的字節(jié)流第一個字節(jié)塊第二個字節(jié)塊 和前后字節(jié)不連續(xù)的每一個字節(jié)塊都有兩個邊界： 左邊界和右邊界。用四個指針標(biāo)記這些邊界。 第一個字節(jié)塊的左邊界 L1 = 1501，但右邊界 R1 = 3001。 左邊界指出字節(jié)塊的第一個字節(jié)的序號，但右邊界減 1 才是 字節(jié)塊中的最后一個序號。 第二個字節(jié)塊的左邊界 L2 = 3501，而右邊界 R2 = 4501。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗(yàn) 和選 項(xiàng) （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認(rèn) 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充填充字段 這是為了

28、使整個首部長度是 4 字節(jié)的整數(shù)倍。 7.4.4 TCP 的流量控制與擁塞控制一、流量控制的概念TCP 采用可變的滑動窗口進(jìn)行流量控制。窗口的單位是字節(jié)。TCP 報文段在首部的窗口字段寫入的數(shù)值就是當(dāng)前給對方設(shè)置的發(fā)送窗口數(shù)值的上限。發(fā)送窗口在連接建立時由雙方商定。但在通信的過程中，接收端可根據(jù)自己的資源情況，隨時動態(tài)地調(diào)整對方的發(fā)送窗口上限值(可增大或減小)。連接建立時，雙方要商定初始序號。TCP報文首部中的序號字段數(shù)值表示該報文段中的數(shù)據(jù)部分的第一個字節(jié)的序號。TCP 的確認(rèn)是對接收到的數(shù)據(jù)的最高序號表示確認(rèn)。接收端返回的確認(rèn)號接收端期望下次收到的數(shù)據(jù)中的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號（已收到的數(shù)據(jù)

29、的最高序號加 1）。 前移不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認(rèn)A 的發(fā)送窗口 = 20允許發(fā)送的序號26272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556B 期望收到的序號前沿后沿前移收縮根據(jù) B 給出的窗口值A(chǔ) 構(gòu)造出自己的發(fā)送窗口 TCP 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)烈不贊成發(fā)送窗口前沿向后收縮 窗口控制的概念不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認(rèn)A 的發(fā)送窗口位置不變允許發(fā)送但尚未發(fā)送262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送但未收到確認(rèn)56P1P2P3不允許接收已發(fā)送確認(rèn)并交付

30、主機(jī)B 的接收窗口允許接收26272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556未按序收到可用窗口A 發(fā)送了 11 個字節(jié)的數(shù)據(jù) P3 P1 = A 的發(fā)送窗口（又稱為通知窗口）P2 P1 = 已發(fā)送但尚未收到確認(rèn)的字節(jié)數(shù)P3 P2 = 允許發(fā)送但尚未發(fā)送的字節(jié)數(shù)（又稱為可用窗口） 允許發(fā)送但尚未發(fā)送A 的發(fā)送窗口向前滑動262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送并收到確認(rèn)不允許發(fā)送已發(fā)送但未收到確認(rèn)56P1P2P3允許接收B 的接收窗口向前

31、滑動262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送確認(rèn)并交付主機(jī)不允許接收56未按序收到A 收到新的確認(rèn)號，發(fā)送窗口向前滑動 先存下，等待缺少的數(shù)據(jù)的到達(dá)不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認(rèn)A 的發(fā)送窗口已滿，有效窗口為零262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送但未收到確認(rèn)56P1P2P3A 的發(fā)送窗口內(nèi)的序號都已用完，但還沒有再收到確認(rèn)，必須停止發(fā)送。 A 的發(fā)送窗口并不總是和 B 的接收窗口一樣大（因?yàn)橛幸欢ǖ臅r間滯后）。TCP 標(biāo)準(zhǔn)沒

32、有規(guī)定對不按序到達(dá)的數(shù)據(jù)應(yīng)如何處理。通常是先臨時存放在接收窗口中，等到字節(jié)流中所缺少的字節(jié)收到后，再按序交付上層的應(yīng)用進(jìn)程。TCP 要求接收方必須有累積確認(rèn)的功能，這樣可以減小傳輸開銷。 發(fā)送緩存與接收緩存的作用發(fā)送緩存用來暫時存放： 發(fā)送應(yīng)用程序傳送給發(fā)送方 TCP 準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)； TCP 已發(fā)送出但尚未收到確認(rèn)的數(shù)據(jù)。接收緩存用來暫時存放： 按序到達(dá)的、但尚未被接收應(yīng)用程序讀取的數(shù)據(jù)； 不按序到達(dá)的數(shù)據(jù)。 seq = 1, DATAseq = 201, DATAseq = 401, DATAseq = 301, DATAseq = 101, DATAseq = 201, DATAseq

33、= 501, DATAACK = 1, ack = 201, rwnd = 300ACK = 1, ack = 601, rwnd = 0ACK = 1, ack = 501, rwnd = 100AB允許 A 發(fā)送序號 201 至 500 共 300 字節(jié)A 發(fā)送了序號 101 至 200，還能發(fā)送 200 字節(jié)A 發(fā)送了序號 301 至 400，還能再發(fā)送 100 字節(jié)新數(shù)據(jù)A 發(fā)送了序號 1 至 100，還能發(fā)送 300 字節(jié)A 發(fā)送了序號 401 至 500，不能再發(fā)送新數(shù)據(jù)了A 超時重傳舊的數(shù)據(jù)，但不能發(fā)送新的數(shù)據(jù)允許 A 發(fā)送序號 501 至 600 共 100 字節(jié)A 發(fā)送了序號

34、 501 至 600，不能再發(fā)送了不允許 A 再發(fā)送（到序號 600 為止的數(shù)據(jù)都收到了）丟失！流量控制舉例A 向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)。在連接建立時，B 告訴 A：“我的接收窗口 rwnd = 400（字節(jié)）”。持續(xù)計(jì)時器TCP 為每一個連接設(shè)有一個持續(xù)計(jì)時器。只要 TCP 連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續(xù)計(jì)時器。若持續(xù)計(jì)時器設(shè)置的時間到期，就發(fā)送一個零窗口探測報文段（僅攜帶 1 字節(jié)的數(shù)據(jù)），而對方就在確認(rèn)這個探測報文段時給出了現(xiàn)在的窗口值。若窗口仍然是零，則收到這個報文段的一方就重新設(shè)置持續(xù)計(jì)時器。若窗口不是零，則死鎖的僵局就可以打破了。 二、擁塞控制的一般原理 擁塞控制是很難設(shè)計(jì)的，

35、因?yàn)樗且粋€動態(tài)的（而不是靜態(tài)的）問題。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)正朝著高速化的方向發(fā)展，這很容易出現(xiàn)緩存不夠大而造成分組的丟失。但分組的丟失是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的征兆而不是原因。在許多情況下，甚至正是擁塞控制本身成為引起網(wǎng)絡(luò)性能惡化甚至發(fā)生死鎖的原因。這點(diǎn)應(yīng)特別引起重視。 TCP采用慢開始和擁塞避免法進(jìn)行擁塞控制慢開始和擁塞避免發(fā)送端的主機(jī)在確定發(fā)送報文段的速率時，既要根據(jù)接收端的接收能力，又要從全局考慮不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。因此，每一個 TCP 連接需要有以下兩個狀態(tài)變量：接收端窗口 rwnd (receiver window) 又稱為通知窗口(advertised window)。擁塞窗口 cwnd (conge

36、stion window)。接收端窗口 rwnd 和擁塞窗口 cwnd 接收端窗口 rwnd 這是接收端根據(jù)其目前的接收緩存大小所許諾的最新的窗口值，是來自接收端的流量控制。接收端將此窗口值放在 TCP 報文的首部中的窗口字段，傳送給發(fā)送端。擁塞窗口 cwnd (congestion window) 是發(fā)送端根據(jù)自己估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)擁塞程度而設(shè)置的窗口值，是來自發(fā)送端的流量控制。發(fā)送窗口的上限值發(fā)送端的發(fā)送窗口的上限值應(yīng)當(dāng)取為接收端窗口 rwnd 和擁塞窗口 cwnd 這兩個變量中較小的一個，即應(yīng)按以下公式確定： 發(fā)送窗口的上限值 Min rwnd, cwnd 當(dāng) rwnd cwnd 時，是接收端的

37、接收能力限制發(fā)送窗口的最大值。當(dāng) cwnd rwnd 時，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制發(fā)送窗口的最大值。 慢開始算法的原理 為了防止出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，需要對發(fā)送端的發(fā)送啟動速度進(jìn)行控制。在主機(jī)剛剛開始發(fā)送報文段時可先將擁塞窗口 cwnd 設(shè)置為一個最大報文段 MSS 的數(shù)值。在每收到一個對新的報文段的確認(rèn)后，將擁塞窗口增加一個 MSS 的數(shù)值。用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口 cwnd，可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合理。 發(fā)送方接收方發(fā)送 M1 確認(rèn) M1發(fā)送 M2M3 確認(rèn) M2M3 發(fā)送 M4M7 確認(rèn) M4M7 cwnd = 1 cwnd = 2 cwnd = 4 發(fā)送 M8M15cwnd =

38、8 tt發(fā)送方每收到一個對新報文段的確認(rèn)（重傳的不算在內(nèi)）就使 cwnd 加 1。 輪次 1輪次 2輪次 3傳輸輪次使用慢開始算法后，每經(jīng)過一個傳輸輪次，擁塞窗口 cwnd 就加倍。 一個傳輸輪次所經(jīng)歷的時間其實(shí)就是往返時間 RTT?！皞鬏斴喆巍备訌?qiáng)調(diào)：把擁塞窗口 cwnd 所允許發(fā)送的報文段都連續(xù)發(fā)送出去，并收到了對已發(fā)送的最后一個字節(jié)的確認(rèn)。例如，擁塞窗口 cwnd = 4，這時的往返時間 RTT 就是發(fā)送方連續(xù)發(fā)送 4 個報文段，并收到這 4 個報文段的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時間。 設(shè)置慢開始門限狀態(tài)變量ssthresh慢開始門限 ssthresh 的用法如下：當(dāng) cwnd ssthresh

39、 時，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。當(dāng) cwnd = ssthresh 時，既可使用慢開始算法，也可使用擁塞避免算法。擁塞避免算法的思路是讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經(jīng)過一個往返時間 RTT 就把發(fā)送方的擁塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍，使擁塞窗口 cwnd 按線性規(guī)律緩慢增長。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時無論在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發(fā)送方判斷網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞（其根據(jù)就是沒有按時收到確認(rèn)），就要把慢開始門限 ssthresh 設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時的發(fā)送方窗口值的一半（但不能小于2）。然后把擁塞窗口 cwnd 重新設(shè)置為 1，執(zhí)行慢開始算法。這樣做的目的就是要迅速減少主機(jī)發(fā)送到網(wǎng)

40、絡(luò)中的分組數(shù)，使得發(fā)生擁塞的路由器有足夠時間把隊(duì)列中積壓的分組處理完畢。 2216慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 當(dāng) TCP 連接進(jìn)行初始化時，將擁塞窗口置為 1。窗口單位不使用字節(jié)而使用報文段。慢開始門限的初始值設(shè)置為 16 個報文段，即 ssthresh = 16?！俺朔p小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 發(fā)送端的發(fā)送窗口不能超過擁塞窗口 cwnd 和接收端窗口 rwnd 中的最小值

41、。我們假定接收端窗口足夠大，因此現(xiàn)在發(fā)送窗口的數(shù)值等于擁塞窗口的數(shù)值。2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 在執(zhí)行慢開始算法時，擁塞窗口 cwnd 的初始值為 1，發(fā)送第一個報文段 M0。 2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始擁塞避免“加法

42、增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 發(fā)送端每收到一個確認(rèn) ，就把 cwnd 加 1。于是發(fā)送端可以接著發(fā)送 M1 和 M2 兩個報文段。 2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 接收端共發(fā)回兩個確認(rèn)。發(fā)送端每收到一個對新報文段的確認(rèn)，就把發(fā)送端的 cwnd 加 1。現(xiàn)在 cwnd 從 2 增大到 4，并可接著發(fā)送后面的 4 個報文段。 2216“乘

43、法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 發(fā)送端每收到一個對新報文段的確認(rèn)，就把發(fā)送端的擁塞窗口加 1，因此擁塞窗口 cwnd 隨著傳輸輪次按指數(shù)規(guī)律增長。 2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次慢開始和

44、擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 當(dāng)擁塞窗口 cwnd 增長到慢開始門限值 ssthresh 時（即當(dāng) cwnd = 16 時），就改為執(zhí)行擁塞避免算法，擁塞窗口按線性規(guī)律增長。 2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁

45、塞避免“加法增大”慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 假定擁塞窗口的數(shù)值增長到 24 時，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)超時，表明網(wǎng)絡(luò)擁塞了。 傳輸輪次2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 更新后的 ssthresh 值變?yōu)?12（即發(fā)送窗口數(shù)值 24 的一半），擁塞窗口再重新設(shè)置為 1，并執(zhí)行慢開始算法。 傳輸輪次2216“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwnd新的

46、 ssthresh 值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 當(dāng) cwnd = 12 時改為執(zhí)行擁塞避免算法，擁塞窗口按按線性規(guī)律增長，每經(jīng)過一個往返時延就增加一個 MSS 的大小。 傳輸輪次擁塞避免的乘法減小與加法增大“乘法減小“是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時（即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞），就把慢開始門限值 ssthresh 設(shè)置為當(dāng)前的擁塞窗口值乘以 0.5。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時，ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)?！凹臃ㄔ龃蟆笔侵笀?zhí)行擁塞避免算法后

47、，當(dāng)收到對所有報文段的確認(rèn)就將擁塞窗口 cwnd增加一個 MSS 大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡(luò)過早出現(xiàn)擁塞。 擁塞控制算法中的快重傳和快恢復(fù)快重傳算法：發(fā)送端只要一連收到三個重復(fù)的 ACK 即可斷定有分組丟失了，就立即重傳報文段而不必繼續(xù)等待重傳計(jì)時器的超時?？旎謴?fù)算法：當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個重復(fù)的 ACK 時，就執(zhí)行“乘法減小”算法，把慢開始門限 ssthresh 減半。但接下去不執(zhí)行慢開始算法。由于發(fā)送方現(xiàn)在認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)很可能沒有發(fā)生擁塞，因此現(xiàn)在不執(zhí)行慢開始算法，即擁塞窗口 cwnd 現(xiàn)在不設(shè)置為 1，而是設(shè)置為慢開始門限 ssthresh 減半后的數(shù)值，然后開始執(zhí)行擁塞避免算法（“加

48、法增大”），使擁塞窗口緩慢地線性增大。 24從連續(xù)收到三個重復(fù)的確認(rèn)轉(zhuǎn)入擁塞避免 2468101214161820220048121620傳輸輪次擁塞窗口 cwnd收到 3 個重復(fù)的確認(rèn)執(zhí)行快重傳算法慢開始“乘法減小”擁塞避免“加法增大”TCP Reno版本TCP Tahoe 版本(已廢棄不用）ssthresh 的初始值擁塞避免“加法增大”新的 ssthresh 值慢開始快恢復(fù)快重傳舉例M1, M2ack2, ack3M4主機(jī) A主機(jī) BB 確認(rèn) M1 和 M2A 發(fā)送 M1 和 M2A 收到了三個重復(fù)的確認(rèn) ACK3，就立即重傳 M3，而不必等待超時重傳。M3丟失！A 發(fā)送 M3 但丟失了A

49、 發(fā)送 M4ack3M5A 發(fā)送 M5ack3B 發(fā)送第二個重復(fù)確認(rèn) ACK3M6A 發(fā)送 M6ack3M3B 發(fā)送第三個重復(fù)確認(rèn) ACK3B 只能再次確認(rèn) M2(因?yàn)?M3 沒有收到）7.4.5 TCP 的重傳機(jī)制重傳機(jī)制是 TCP 中最重要和最復(fù)雜的問題之一。也是保證報文段可靠傳輸?shù)拇胧┲?。由?TCP 的下層是一個互連網(wǎng)環(huán)境，IP 數(shù)據(jù)報所選擇的路由變化很大。因而運(yùn)輸層的往返時延的方差很大。時間數(shù)據(jù)鏈路層運(yùn)輸層T1T2T3往返時延的概率分布往返時延的自適應(yīng)算法 重發(fā)方法：TCP 每發(fā)送一個報文段，就對這個報文段設(shè)置一次計(jì)時器。只要計(jì)時器設(shè)置的重傳時間到但還沒有收到確認(rèn)，就重傳這一報文段

50、。超時時間的選擇：運(yùn)輸層的往返時延的方差大，需采用自適應(yīng)算法。超時重傳時間RTO略大于平均往返時延 RTT。每測量到一個新的往返時延樣本，就按下式重新計(jì)算一次平均往返時延 RTT：平均往返時延RTT (舊的RTT) (1 ) (新的往返時延樣本) 0 1 典型的 值為 7/8 往返時延 RTT?計(jì)時器的 RTO 應(yīng)略大于 RTT，即： RTO RTT TCP 原先的標(biāo)準(zhǔn)推薦將 值取為 2 實(shí)際上往返時間的測量相當(dāng)復(fù)雜，特別是已經(jīng)重傳的條件下。 TCP 報文段 1 沒有收到確認(rèn)。重傳（即報文段 2）后，收到了確認(rèn)報文段 ACK。如何判定此確認(rèn)報文段是對原來的報文段 1 的確認(rèn)，還是對重傳的報文段

51、 2 的確認(rèn)？ 發(fā)送一個TCP 報文段超時重傳TCP 報文段收到 ACK時間12往返時延 RTT?是對哪一個報文段的確認(rèn)？往返時延的自適應(yīng)算法 Karn 算法 在計(jì)算平均往返時延 RTT 時，只要報文段重傳了，就不采用其往返時延樣本。這樣得出的平均往返時延 RTT 和重傳時間就較準(zhǔn)確。重傳時間無法更新報文段每重傳一次，就將重傳時間增大一些：新的重傳時間 (舊的重傳時間) 系數(shù) 的典型值是2 。當(dāng)不再發(fā)生報文段的重傳時，才根據(jù)報文段的往返時延更新平均往返時延 RTT 和重傳時間的數(shù)值。修正的 Karn 算法 7.4.6 TCP 的運(yùn)輸連接管理1. 運(yùn)輸連接的三個階段 運(yùn)輸連接有三個階段，即：連接

52、建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。連接建立過程中要解決以下三個問題：確知對方的存在協(xié)商參數(shù)（如最大報文段長度，最大窗口大小，服務(wù)質(zhì)量等）分配資源（如緩存大小，連接表中的項(xiàng)目等）TCP 的連接和建立都是采用客戶服務(wù)器方式。主動發(fā)起連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做客戶(client)。被動等待連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做服務(wù)器(server)。 用三次握手建立 TCP 連接 SYN = 1, seq = xCLOSEDCLOSED主動打開被動打開AB客戶服務(wù)器 TCP 的連接建立A 的 TCP 向 B 發(fā)出連接請求報文段，其首部中的同步位 SYN = 1，并選擇序號 seq = x，表明傳送數(shù)據(jù)時的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號是

53、 x。用三次握手建立 TCP 連接 SYN = 1, seq = xCLOSEDCLOSED主動打開被動打開AB客戶服務(wù)器 TCP 的連接建立SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack= x 1 B 的 TCP 收到連接請求報文段后，如同意，則 發(fā)回確認(rèn)。 B 在確認(rèn)報文段中應(yīng)使 SYN = 1，使 ACK = 1， 其確認(rèn)號ack = x 1，自己選擇的序號 seq = y。SYN = 1, seq = xACK = 1, seq = x + 1, ack = y 1CLOSEDCLOSED主動打開被動打開AB客戶服務(wù)器SYN = 1, ACK = 1, seq = y,

54、ack= x 1 A 收到此報文段后向 B 給出確認(rèn)，其 ACK = 1， 確認(rèn)號 ack = y 1。 A 的 TCP 通知上層應(yīng)用進(jìn)程，連接已經(jīng)建立。 SYN = 1, seq = xACK = 1, seq = x + 1, ack = y 1CLOSEDCLOSED數(shù)據(jù)傳送主動打開被動打開AB客戶服務(wù)器SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack= x 1 B 的 TCP 收到主機(jī) A 的確認(rèn)后，也通知其上層 應(yīng)用進(jìn)程：TCP 連接已經(jīng)建立。SYN-SENTESTAB-LISHEDSYN-RCVDLISTENESTAB-LISHED用三次握手建立 TCP 連接的各狀態(tài)

55、SYN = 1, seq = xACK = 1, seq = x + 1, ack = y 1CLOSEDCLOSED數(shù)據(jù)傳送主動打開被動打開AB客戶服務(wù)器 TCP 的連接建立SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack= x 1FIN = 1, seq = uCLOSED主動關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客戶服務(wù)器CLOSED TCP 的連接釋放 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，通信的雙方都可釋放連接。 現(xiàn)在 A 的應(yīng)用進(jìn)程先向其 TCP 發(fā)出連接釋放 報文段，并停止再發(fā)送數(shù)據(jù)，主動關(guān)閉 TCP 連接。 A 把連接釋放報文段首部的 FIN = 1，其序號 s

56、eq = u，等待 B 的確認(rèn)。FIN = 1, seq = uACK = 1, seq = v, ack= u 1主動關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送通知應(yīng)用進(jìn)程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客戶服務(wù)器 TCP 的連接釋放 B 發(fā)出確認(rèn)，確認(rèn)號 ack = u 1， 而這個報文段自己的序號 seq = v。 TCP 服務(wù)器進(jìn)程通知高層應(yīng)用進(jìn)程。 從 A 到 B 這個方向的連接就釋放了，TCP 連接 處于半關(guān)閉狀態(tài)。B 若發(fā)送數(shù)據(jù)，A 仍要接收。FIN = 1, seq = uACK = 1, seq = v, ack= u 1FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack=

57、u 1主動關(guān)閉被動關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送通知應(yīng)用進(jìn)程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客戶服務(wù)器數(shù)據(jù)傳送 TCP 的連接釋放 若 B 已經(jīng)沒有要向 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)， 其應(yīng)用進(jìn)程就通知 TCP 釋放連接。 FIN = 1, seq = uACK = 1, seq = v, ack= u 1FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack= u 1主動關(guān)閉被動關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送通知應(yīng)用進(jìn)程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客戶服務(wù)器數(shù)據(jù)傳送 TCP 的連接釋放 A 收到連接釋放報文段后，必須發(fā)出確認(rèn)。 ACK = 1, seq = u + 1, ack = w 1F

58、IN = 1, seq = uACK = 1, seq = v, ack= u 1FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack= u 1主動關(guān)閉被動關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送通知應(yīng)用進(jìn)程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客戶服務(wù)器數(shù)據(jù)傳送 TCP 的連接釋放 在確認(rèn)報文段中 ACK = 1，確認(rèn)號 ack w 1， 自己的序號 seq = u + 1。 ACK = 1, seq = u + 1, ack = w 1CLOSEDACK = 1, seq = u + 1, ack = w 1FIN = 1, seq = uACK = 1, seq = v, ack= u 1FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack= u 1FIN-WAIT-1CLOSE-WAITFIN-WAIT-2LAST-ACK等待 TIME-WAIT主動關(guān)閉被動關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送通知應(yīng)用進(jìn)程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客戶服務(wù)器數(shù)據(jù)傳送CLOSED5.9.2 TCP 的連接釋放 TCP 連接必須經(jīng)過一段時間后才真正釋放掉。 A 必須