計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第七老師講的也不細(xì)這個(gè)不看了章市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第7章傳輸層第1頁(yè)第7章傳輸層

*7.1傳輸層協(xié)議概述*7.2TCP/IP體系中傳輸層 7.2.1傳輸層中兩個(gè)協(xié)議 7.2.2端口概念*7.3用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP 7.3.1UDP概述 7.3.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)首部格式NEU-SWC：XXGAO第2頁(yè)第7章傳輸層（續(xù)）7.4傳輸控制協(xié)議TCP *7.4.1TCP概述 *7.4.2TCP報(bào)文段首部 *7.4.3TCP數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn) *7.4.4TCP流量控制與擁塞控制 *7.4.5TCP重傳機(jī)制 7.4.6采取隨機(jī)早期丟棄RED進(jìn)行擁塞控制 *7.4.7TCP運(yùn)輸連接管理 7.4.8TCP有限狀態(tài)機(jī)NEU-SWC：XXGAO第3頁(yè)7.1傳輸層協(xié)議概述從通信和信息處理角度看，傳輸層向它上面應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分最高層，同時(shí)也是用戶功效中最低層。物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層面向信息處理面向通信用戶功效網(wǎng)絡(luò)功效NEU-SWC：XXGAO第4頁(yè)傳輸層為相互通信應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信54321傳輸層提供給用進(jìn)程間邏輯通信主機(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)議作用范圍傳輸層協(xié)議TCP和UDP作用范圍AP3NEU-SWC：XXGAO第5頁(yè)應(yīng)用進(jìn)程之間通信兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中應(yīng)用進(jìn)程相互通信。應(yīng)用進(jìn)程之間通信又稱為端到端通信。傳輸層一個(gè)很主要功效就是復(fù)用和分用。應(yīng)用層不一樣進(jìn)程報(bào)文經(jīng)過(guò)不一樣端口向下交到傳輸層，再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)?！皞鬏攲犹峁┙o用進(jìn)程間邏輯通信”?！斑壿嬐ㄐ拧币馑际牵簜鬏攲又g通信好像是沿水平方向傳送數(shù)據(jù)。但實(shí)際上這兩個(gè)傳輸層之間并沒(méi)有一條水平方向物理連接。NEU-SWC：XXGAO第6頁(yè)傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要區(qū)分應(yīng)用進(jìn)程…應(yīng)用進(jìn)程…IP協(xié)議作用范圍（提供主機(jī)之間邏輯通信）TCP和UDP協(xié)議作用范圍（提供進(jìn)程之間邏輯通信）因特網(wǎng)NEU-SWC：XXGAO第7頁(yè)傳輸層主要功效傳輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端邏輯通信（但網(wǎng)絡(luò)層是為主機(jī)之間提供邏輯通信）。傳輸層還要對(duì)收到報(bào)文進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。傳輸層需要有兩種不一樣運(yùn)輸協(xié)議，即面向連接TCP和無(wú)連接UDP。

NEU-SWC：XXGAO第8頁(yè)傳輸層與其上下層之間關(guān)系OSI表示法運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)輸協(xié)議傳輸層層接口運(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傳輸層服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)TSAP網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)NSAPNEU-SWC：XXGAO第9頁(yè)傳輸層向上提供可靠和不可靠邏輯通信信道？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N(yùn)EU-SWC：XXGAO第10頁(yè)TCP/IP傳輸層有兩個(gè)不一樣協(xié)議：(1)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP (UserDatagramProtocol)(2)傳輸控制協(xié)議TCP (TransmissionControlProtocol)7.2TCP/IP體系中傳輸層

7.2.1傳輸層中兩個(gè)協(xié)議NEU-SWC：XXGAO第11頁(yè)兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU(TransportProtocolDataUnit)。TCP傳送數(shù)據(jù)單位協(xié)議是TCP報(bào)文段(segment)UDP傳送數(shù)據(jù)單位協(xié)議是UDP報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。TCP與UDPNEU-SWC：XXGAO第12頁(yè)TCP/IP體系中傳輸層協(xié)議TCPUDPIP應(yīng)用層與各種網(wǎng)絡(luò)接口傳輸層NEU-SWC：XXGAO第13頁(yè)TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對(duì)方傳輸層在收到UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。即使UDP不提供可靠交付，但在一些情況下UDP是一個(gè)最有效工作方式。TCP則提供面向連接服務(wù)。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。因?yàn)門CP要提供可靠、面向連接運(yùn)輸服務(wù)，所以不可防止地增加了許多開(kāi)銷。這不但使協(xié)議數(shù)據(jù)單元首部增大很多，還要占用許多處理機(jī)資源。NEU-SWC：XXGAO第14頁(yè)還要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)傳輸層UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)與網(wǎng)際層IP數(shù)據(jù)報(bào)有很大區(qū)分。IP

數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過(guò)互連網(wǎng)中許多路由器存放轉(zhuǎn)發(fā)，但

UDP

用戶數(shù)據(jù)報(bào)是在傳輸層端到端抽象邏輯信道中傳送。TCP

報(bào)文段是在傳輸層抽象端到端邏輯信道中傳送，這種信道是可靠全雙工信道。但這么信道卻不知道終究經(jīng)過(guò)了哪些路由器，而這些路由器也根本不知道上面?zhèn)鬏攲邮欠窠⒘薚CP連接。NEU-SWC：XXGAO第15頁(yè)7.2.2端口概念端口就是傳輸層服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)TSAP。端口作用就是讓應(yīng)用層各種應(yīng)用進(jìn)程都能將其數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)端口向下交付給傳輸層，以及讓傳輸層知道應(yīng)該將其報(bào)文段中數(shù)據(jù)向上經(jīng)過(guò)端口交付給應(yīng)用層對(duì)應(yīng)進(jìn)程。從這個(gè)意義上講，端口是用來(lái)標(biāo)志應(yīng)用層進(jìn)程。NEU-SWC：XXGAO第16頁(yè)端口在進(jìn)程之間通信中所起作用應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層TCP報(bào)文段UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)用進(jìn)程TCP復(fù)用IP復(fù)用UDP復(fù)用TCP報(bào)文段UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送方接收方NEU-SWC：XXGAO第17頁(yè)端口端口用一個(gè)16bit端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。端口號(hào)只含有當(dāng)?shù)匾饬x，即端口號(hào)只是為了標(biāo)志本計(jì)算機(jī)應(yīng)用層中各進(jìn)程。在因特網(wǎng)中不一樣計(jì)算機(jī)相同端口號(hào)是沒(méi)有聯(lián)絡(luò)。一類是熟知端口，其數(shù)值普通為0--1023。當(dāng)一個(gè)新應(yīng)用程序出現(xiàn)時(shí)，必須為它指派一個(gè)熟知端口。另一類則是普通端口，用來(lái)隨時(shí)分配給請(qǐng)求通信客戶進(jìn)程。NEU-SWC：XXGAO第18頁(yè)插口(socket)TCP使用“連接”(而不但僅是“端口”)作為最基本抽象，同時(shí)將TCP連接端點(diǎn)稱為插口(socket)，或套接字、套接口。插口和端口、IP地址關(guān)系是：IP地址3端口號(hào)15003,1500插口(socket)NEU-SWC：XXGAO第19頁(yè)同一個(gè)名詞socket有各種不一樣意思應(yīng)用編程接口API稱為socketAPI,簡(jiǎn)稱為socket。socketAPI中使用一個(gè)函數(shù)名也叫作socket。調(diào)用socket函數(shù)端點(diǎn)稱為socket。調(diào)用socket函數(shù)時(shí)其返回值稱為socket描述符，可簡(jiǎn)稱為socket。在操作系統(tǒng)內(nèi)核中連網(wǎng)協(xié)議Berkeley實(shí)現(xiàn)，稱為socket實(shí)現(xiàn)。NEU-SWC：XXGAO第20頁(yè)7.3用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP

7.3.1UDP概述

UDP只在IP數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了極少一點(diǎn)功效，即端口功效和差錯(cuò)檢測(cè)功效。即使UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只能提供不可靠交付，但UDP在一些方面有其特殊優(yōu)點(diǎn)。發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接UDP主機(jī)不需要維持復(fù)雜連接狀態(tài)表。UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只有8個(gè)字節(jié)首部開(kāi)銷。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞不會(huì)使源主機(jī)發(fā)送速率降低。這對(duì)一些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很主要。NEU-SWC：XXGAO第21頁(yè)端口是用報(bào)文隊(duì)列來(lái)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(bào)應(yīng)用層運(yùn)輸層NEU-SWC：XXGAO第22頁(yè)7.3.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)首部格式偽首部源端口目端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目IP地址017IP數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)NEU-SWC：XXGAO第23頁(yè)偽首部源端口目端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目IP地址017IP數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP有兩個(gè)字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段有8個(gè)字節(jié)，由4個(gè)字段組成，每個(gè)字段都是兩個(gè)字節(jié)。NEU-SWC：XXGAO第24頁(yè)偽首部源端口目端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目IP地址017IP數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，暫時(shí)把“偽首部”和UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)連接在一起。偽首部?jī)H僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和。NEU-SWC：XXGAO第25頁(yè)計(jì)算UDP檢驗(yàn)和例子1001100100010011→153.190000100001101000→8.1041010101100000011→171.30000111000001011→14.110000000000010001→0和170000000000001111→150000010000111111→10870000000000001101→130000000000001111→150000000000000000→0（檢驗(yàn)和）0101010001000101→數(shù)據(jù)0101001101010100→數(shù)據(jù)0100100101001110→數(shù)據(jù)0100011100000000→數(shù)據(jù)和0（填充）1001011011101011→求和得出結(jié)果0110100100010100→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)算求和將得出結(jié)果求反碼全0171510871315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0NEU-SWC：XXGAO第26頁(yè)7.4傳輸控制協(xié)議TCP

7.4.1TCP概述

端口…發(fā)送

TCP

報(bào)文段TCP…TCP接收緩存發(fā)送緩存報(bào)文段…報(bào)文段報(bào)文段端口發(fā)送端接收端向發(fā)送緩存寫入數(shù)據(jù)塊從接收緩存讀取數(shù)據(jù)塊應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程N(yùn)EU-SWC：XXGAO第27頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FIN32bitSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充TCP數(shù)據(jù)部分TCP首部TCP報(bào)文段IP數(shù)據(jù)部分IP首部發(fā)送在前NEU-SWC：XXGAO第28頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充源端口和目標(biāo)端口字段——各占2字節(jié)。端口是傳輸層與應(yīng)用層服務(wù)接口。傳輸層復(fù)用和分用功效都要經(jīng)過(guò)端口才能實(shí)現(xiàn)。NEU-SWC：XXGAO第29頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充序號(hào)字段——占4字節(jié)。TCP連接中傳送數(shù)據(jù)流中每一個(gè)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)。序號(hào)字段值則指是本報(bào)文段所發(fā)送數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)序號(hào)。NEU-SWC：XXGAO第30頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充確認(rèn)號(hào)字段——占4字節(jié)，是期望收到對(duì)方下一個(gè)報(bào)文段數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)序號(hào)。NEU-SWC：XXGAO第31頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充數(shù)據(jù)偏移——占4bit，它指出TCP報(bào)文段數(shù)據(jù)起始處距離TCP報(bào)文段起始處有多遠(yuǎn)。“數(shù)據(jù)偏移”單位不是字節(jié)而是32bit字（4字節(jié)為計(jì)算單位）。NEU-SWC：XXGAO第32頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充保留字段——占6bit，保留為今后使用，但當(dāng)前應(yīng)置為0。NEU-SWC：XXGAO第33頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充緊急比特URG——當(dāng)URG1時(shí)，表明緊急指針字段有效。它告訴系統(tǒng)此報(bào)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(jí)數(shù)據(jù))。NEU-SWC：XXGAO第34頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充確認(rèn)比特ACK——只有當(dāng)ACK1時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效。當(dāng)ACK0時(shí)，確認(rèn)號(hào)無(wú)效。NEU-SWC：XXGAO第35頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充推送比特PSH(PuSH)——接收TCP收到推送比特置1報(bào)文段，就盡快地交付給接收應(yīng)用進(jìn)程，而不再等到整個(gè)緩存都填滿了后再向上交付。NEU-SWC：XXGAO第36頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充復(fù)位比特RST(ReSeT)——當(dāng)RST1時(shí)，表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)（如因?yàn)橹鳈C(jī)瓦解或其它原因），必須釋放連接，然后再重新建立運(yùn)輸連接。NEU-SWC：XXGAO第37頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充同時(shí)比特SYN——同時(shí)比特SYN置為1，就表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接收?qǐng)?bào)文。NEU-SWC：XXGAO第38頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充終止比特FIN(FINal)——用來(lái)釋放一個(gè)連接。當(dāng)FIN1時(shí)，表明此報(bào)文段發(fā)送端數(shù)據(jù)已發(fā)送完成，并要求釋放運(yùn)輸連接。NEU-SWC：XXGAO第39頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充窗口字段——占2字節(jié)。窗口字段用來(lái)控制對(duì)方發(fā)送數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP連接一端依據(jù)設(shè)置緩存空間大小確定自己接收窗口大小，然后通知對(duì)方以確定對(duì)方發(fā)送窗口上限。NEU-SWC：XXGAO第40頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充檢驗(yàn)和——占2字節(jié)。檢驗(yàn)和字段檢驗(yàn)范圍包含首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，要在TCP報(bào)文段前面加上12字節(jié)偽首部。NEU-SWC：XXGAO第41頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充緊急指針字段——占16bit。緊急指針指出在本報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)最終一個(gè)字節(jié)序號(hào)。NEU-SWC：XXGAO第42頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充選項(xiàng)字段——長(zhǎng)度可變。TCP只要求了一個(gè)選項(xiàng)，即最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS(MaximumSegmentSize)。MSS告訴對(duì)方TCP：“我緩存所能接收?qǐng)?bào)文段數(shù)據(jù)字段最大長(zhǎng)度是MSS個(gè)字節(jié)。”MSS是TCP報(bào)文段中數(shù)據(jù)字段最大長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)字段加上TCP首部才等于整個(gè)TCP報(bào)文段。NEU-SWC：XXGAO第43頁(yè)TCP首部20字節(jié)固定首部目端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充填充字段——這是為了使整個(gè)首部長(zhǎng)度是4字節(jié)整數(shù)倍。NEU-SWC：XXGAO第44頁(yè)7.4.3TCP數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn)TCP協(xié)議是面向字節(jié)。TCP將所要傳送報(bào)文看成是字節(jié)組成數(shù)據(jù)流，并使每一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)于一個(gè)序號(hào)。在連接建立時(shí)，雙方要約定初始序號(hào)。TCP每次發(fā)送報(bào)文段首部中序號(hào)字段數(shù)值表示該報(bào)文段中數(shù)據(jù)部分第一個(gè)字節(jié)序號(hào)。TCP確實(shí)認(rèn)是對(duì)接收到數(shù)據(jù)最高序號(hào)表示確認(rèn)。接收端返回確實(shí)認(rèn)號(hào)是已收到數(shù)據(jù)最高序號(hào)加1。所以確認(rèn)號(hào)表示接收端期望下次收到數(shù)據(jù)中第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)序號(hào)。NEU-SWC：XXGAO第45頁(yè)7.4.4TCP流量控制與擁塞控制

1.滑動(dòng)窗口概念TCP采取大小可變滑動(dòng)窗口進(jìn)行流量控制。窗口大小單位是字節(jié)。在TCP報(bào)文段首部窗口字段寫入數(shù)值就是當(dāng)前給對(duì)方設(shè)置發(fā)送窗口數(shù)值上限。發(fā)送窗口在連接建立時(shí)由雙方約定。但在通信過(guò)程中，接收端可依據(jù)自己資源情況，隨時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整對(duì)方發(fā)送窗口上限值(可增大或減小)。NEU-SWC：XXGAO第46頁(yè)收到確認(rèn)即可前移1002003004005006007008009001012013014015016017018011發(fā)送窗口可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送端要發(fā)送900字節(jié)長(zhǎng)數(shù)據(jù)，劃分為9個(gè)100字節(jié)長(zhǎng)報(bào)文段，而發(fā)送窗口確定為500字節(jié)。發(fā)送端只要收到了對(duì)方確實(shí)認(rèn)，發(fā)送窗口就可前移。發(fā)送TCP要維護(hù)一個(gè)指針。每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段，指針就向前移動(dòng)一個(gè)報(bào)文段距離。NEU-SWC：XXGAO第47頁(yè)收到確認(rèn)即可前移1002003004005006007008009001012013014015016017018011可發(fā)送不可發(fā)送指針1002003004005006007008009001012013014015016017018011發(fā)送窗口可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送窗口前移發(fā)送端已發(fā)送了400字節(jié)數(shù)據(jù)，但只收到對(duì)前200字節(jié)數(shù)據(jù)確實(shí)認(rèn)，同時(shí)窗口大小不變?，F(xiàn)在發(fā)送端還可發(fā)送300字節(jié)。已發(fā)送并被確認(rèn)已發(fā)送但未被確認(rèn)NEU-SWC：XXGAO第48頁(yè)1002003004005006007008009001012013014015016017018011已發(fā)送并被確認(rèn)已發(fā)送但未被確認(rèn)可發(fā)送不可發(fā)送指針1002003004005006007008009001012013014015016017018011已發(fā)送并被確認(rèn)可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送窗口前移發(fā)送窗口縮小發(fā)送端收到了對(duì)方對(duì)前400字節(jié)數(shù)據(jù)確實(shí)認(rèn)，但對(duì)方通知發(fā)送端必須把窗口減小到400字節(jié)?，F(xiàn)在發(fā)送端最多還可發(fā)送400字節(jié)數(shù)據(jù)。NEU-SWC：XXGAO第49頁(yè)利用可變窗口大小進(jìn)行流量控制

雙方確定窗口值是400SEQ=1SEQ=201SEQ=401SEQ=301SEQ=101SEQ=501ACK=201,WIN=300ACK=601,WIN=0ACK=501,WIN=200主機(jī)A主機(jī)B允許A再發(fā)送300字節(jié)（序號(hào)201至500）A還能發(fā)送200字節(jié)A還能發(fā)送200字節(jié)（序號(hào)301至500）A還能發(fā)送300字節(jié)A還能發(fā)送100字節(jié)（序號(hào)401至500）A超時(shí)重發(fā)，但不能發(fā)送序號(hào)500以后數(shù)據(jù)允許A再發(fā)送200字節(jié)（序號(hào)501至700）A還能發(fā)送100字節(jié)（序號(hào)501至700）不允許A再發(fā)送（到序號(hào)600數(shù)據(jù)都已收到）SEQ=201丟失！NEU-SWC：XXGAO第50頁(yè)2.慢開(kāi)啟和擁塞防止發(fā)送端主機(jī)在確定發(fā)送報(bào)文段速率時(shí)，既要依據(jù)接收端接收能力，又要從全局考慮不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。所以，每一個(gè)TCP連接需要有以下兩個(gè)狀態(tài)變量：接收端窗口rwnd(receiverwindow)又稱為通知窗口(advertisedwindow)。擁塞窗口cwnd(congestionwindow)。NEU-SWC：XXGAO第51頁(yè)接收端窗口rwnd和擁塞窗口cwnd(1)接收端窗口rwnd這是接收端依據(jù)其當(dāng)前接收緩存大小所許諾最新窗口值，是來(lái)自接收端流量控制。接收端將此窗口值放在TCP報(bào)文首部中窗口字段，傳送給發(fā)送端。(2)擁塞窗口cwnd(congestionwindow)是發(fā)送端依據(jù)自己預(yù)計(jì)網(wǎng)絡(luò)擁塞程度而設(shè)置窗口值，是來(lái)自發(fā)送端流量控制。NEU-SWC：XXGAO第52頁(yè)發(fā)送窗口上限值發(fā)送端發(fā)送窗口上限值應(yīng)該取為接收端窗口rwnd和擁塞窗口cwnd這兩個(gè)變量中較小一個(gè)，即應(yīng)按以下公式確定：發(fā)送窗口上限值Min[rwnd,cwnd](7-1)當(dāng)rwnd<cwnd時(shí)，是接收端接收能力限制發(fā)送窗口最大值。當(dāng)cwnd<rwnd時(shí)，則是網(wǎng)絡(luò)擁塞限制發(fā)送窗口最大值。

NEU-SWC：XXGAO第53頁(yè)慢開(kāi)啟算法原理在主機(jī)剛才開(kāi)始發(fā)送報(bào)文段時(shí)可先將擁塞窗口cwnd設(shè)置為一個(gè)最大報(bào)文段MSS數(shù)值。在每收到一個(gè)對(duì)新報(bào)文段確實(shí)認(rèn)后，將擁塞窗口增加至多一個(gè)MSS數(shù)值。用這么方法逐步增大發(fā)送端擁塞窗口cwnd，能夠使分組注入到網(wǎng)絡(luò)速率愈加合理。NEU-SWC：XXGAO第54頁(yè)慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例當(dāng)TCP連接進(jìn)行初始化時(shí)，將擁塞窗口置為1。圖中窗口單位不使用字節(jié)而使用報(bào)文段。慢開(kāi)始門限初始值設(shè)置為16個(gè)報(bào)文段，即ssthresh=16。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)始擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止NEU-SWC：XXGAO第55頁(yè)慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例發(fā)送端發(fā)送窗口不能超出擁塞窗口cwnd和接收端窗口rwnd中最小值。我們假定接收端窗口足夠大，所以現(xiàn)在發(fā)送窗口數(shù)值等于擁塞窗口數(shù)值。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)始慢開(kāi)始擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止NEU-SWC：XXGAO第56頁(yè)在執(zhí)行慢開(kāi)始算法時(shí)，擁塞窗口cwnd初始值為1，發(fā)送第一個(gè)報(bào)文段M0。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第57頁(yè)246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止發(fā)送端收到ACK1（確認(rèn)M0，期望收到M1）后，將cwnd從1增大到2，于是發(fā)送端能夠接著發(fā)送M1和M2兩個(gè)報(bào)文段。慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第58頁(yè)接收端發(fā)回ACK2和ACK3。發(fā)送端每收到一個(gè)對(duì)新報(bào)文段確實(shí)認(rèn)ACK，就把發(fā)送端擁塞窗口加1。現(xiàn)在發(fā)送端cwnd從2增大到4，并可發(fā)送M4~~~M6共4個(gè)報(bào)文段。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第59頁(yè)發(fā)送端每收到一個(gè)對(duì)新報(bào)文段確實(shí)認(rèn)ACK，就把發(fā)送端擁塞窗口加1，所以擁塞窗口cwnd伴隨傳輸次數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第60頁(yè)當(dāng)擁塞窗口cwnd增加到慢開(kāi)始門限值ssthresh時(shí)（即當(dāng)cwnd=16時(shí)），就改為執(zhí)行擁塞防止算法，擁塞窗口按線性規(guī)律增加。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟線性規(guī)律增加擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第61頁(yè)假定擁塞窗口數(shù)值增加到24時(shí)，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)超時(shí)（表明網(wǎng)絡(luò)擁塞了）。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第62頁(yè)更新后ssthresh值變?yōu)?2（即發(fā)送窗口數(shù)值24二分之一），擁塞窗口再重新設(shè)置為1，并執(zhí)行慢開(kāi)始算法。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第63頁(yè)當(dāng)cwnd=12時(shí)改為執(zhí)行擁塞防止算法，擁塞窗口按按線性規(guī)律增加，每經(jīng)過(guò)一個(gè)往返時(shí)延就增加一個(gè)MSS大小。246810121416182022004812162024傳輸次數(shù)擁塞窗口cwnd進(jìn)入擁塞防止發(fā)生超時(shí)指數(shù)規(guī)律增加線性規(guī)律增加ssthresh=16慢開(kāi)啟慢開(kāi)啟擁塞防止擁塞防止更新后ssthresh=12進(jìn)入擁塞防止慢開(kāi)啟和擁塞防止算法實(shí)現(xiàn)舉例NEU-SWC：XXGAO第64頁(yè)乘法減小(multiplicativedecrease)“乘法減小“是指不論在慢開(kāi)始階段還是擁塞防止階段，只要出現(xiàn)一次超時(shí)（即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞），就把慢開(kāi)始門限值ssthresh設(shè)置為當(dāng)前擁塞窗口值乘以0.5。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時(shí)，ssthresh值就下降得很快，以大大降低注入到網(wǎng)絡(luò)中分組數(shù)。NEU-SWC：XXGAO第65頁(yè)加法增大

(additiveincrease)

“加法增大”是指執(zhí)行擁塞避免算法后，當(dāng)收到對(duì)所有報(bào)文段確認(rèn)就將擁塞窗口cwnd增加一個(gè)MSS大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡(luò)過(guò)早出現(xiàn)擁塞。NEU-SWC：XXGAO第66頁(yè)必須強(qiáng)調(diào)指出“擁塞防止”并非指完全能夠防止了擁塞。利用以上辦法要完全防止網(wǎng)絡(luò)擁塞還是不可能?！皳砣乐埂笔钦f(shuō)在擁塞防止階段把擁塞窗口控制為按線性規(guī)律增加，使網(wǎng)絡(luò)比較不輕易出現(xiàn)擁塞。NEU-SWC：XXGAO第67頁(yè)3.快重傳和快恢復(fù)快重傳算法要求，發(fā)送端只要一連收到三個(gè)重復(fù)ACK即可斷定有分組丟失了，就應(yīng)馬上重傳丟失報(bào)文段而無(wú)須繼續(xù)等候?yàn)樵搱?bào)文段設(shè)置重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)。不難看出，快重傳并非取消重傳計(jì)時(shí)器，而是在一些情況下可更早地重傳丟失報(bào)文段。NEU-SWC：XXGAO第68頁(yè)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(gè)重復(fù)確認(rèn)ACK3，就立即重傳M3，而不必等待超時(shí)重傳。M3丟失！A發(fā)送M3但丟失了A發(fā)送M4ACK3M5A發(fā)送M5ACK3B發(fā)送第二個(gè)重復(fù)確認(rèn)ACK3M6A發(fā)送M6ACK3M3B發(fā)送第三個(gè)重復(fù)確認(rèn)ACK3B只能再次確認(rèn)M2(因?yàn)镸3沒(méi)有收到）NEU-SWC：XXGAO第69頁(yè)快恢復(fù)算法(1)當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)ACK時(shí)，就重新設(shè)置慢開(kāi)始門限ssthresh。(2)與慢開(kāi)始不一樣之處是擁塞窗口cwnd不是設(shè)置為1，而是設(shè)置為ssthresh+3MSS。(3)若收到重復(fù)ACK為n個(gè)（n>3），則將cwnd設(shè)置為ssthresh+nMSS。(4)若發(fā)送窗口值還允許發(fā)送報(bào)文段，就按擁塞防止算法繼續(xù)發(fā)送報(bào)文段。(5)若收到了確認(rèn)新報(bào)文段ACK，就將cwnd縮小到ssthresh。NEU-SWC：XXGAO第70頁(yè)7.4.5TCP重傳機(jī)制重傳機(jī)制是TCP中最主要和最復(fù)雜問(wèn)題之一。TCP每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段，就對(duì)這個(gè)報(bào)文段設(shè)置一次計(jì)時(shí)器。只要計(jì)時(shí)器設(shè)置重傳時(shí)間到但還沒(méi)有收到確認(rèn)，就要重傳這一報(bào)文段。NEU-SWC：XXGAO第71頁(yè)往返時(shí)延方差很大因?yàn)門CP下層是一個(gè)互連網(wǎng)環(huán)境，IP數(shù)據(jù)報(bào)所選擇路由改變很大。因而傳輸層往返時(shí)延方差也很大。時(shí)間數(shù)據(jù)鏈路層傳輸層T1T2T3往返時(shí)延概率分布NEU-SWC：XXGAO第72頁(yè)

往返時(shí)延自適應(yīng)算法統(tǒng)計(jì)每一個(gè)報(bào)文段發(fā)出時(shí)間，以及收到對(duì)應(yīng)確實(shí)認(rèn)報(bào)文段時(shí)間。這兩個(gè)時(shí)間之差就是報(bào)文段往返時(shí)延。將各個(gè)報(bào)文段往返時(shí)延樣本加權(quán)平均，就得出報(bào)文段平均往返時(shí)延RTT。每測(cè)量到一個(gè)新往返時(shí)延樣本，就按下式重新計(jì)算一次平均往返時(shí)延RTT：平均往返時(shí)延RTT

(舊RTT)(1)(新往返時(shí)延樣本)(7-2)在上式中，01。NEU-SWC：XXGAO第73頁(yè)參數(shù)選擇若很靠近于1，表示新算出平均往返時(shí)延RTT和原來(lái)值相比改變不大，而新往返時(shí)延樣本影響不大(RTT值更新較慢)。若選擇靠近于零，則表示加權(quán)計(jì)算平均往返時(shí)延RTT受新往返時(shí)延樣本影響較大(RTT值更新較快)。經(jīng)典值為7/8。NEU-SWC：XXGAO第74頁(yè)超時(shí)重傳時(shí)間RTO(RetransmissionTime-Out)計(jì)時(shí)器RTO應(yīng)略大于上面得出RTT，即：

RTO

RTT(7-3)這里是個(gè)大于1系數(shù)。若取很靠近于1，發(fā)送端可及時(shí)地重傳丟失報(bào)文段，所以效率得到提升。但若報(bào)文段并未丟失而僅僅是增加了一點(diǎn)時(shí)延，那么過(guò)早地重傳反而會(huì)加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。所以TCP原先標(biāo)準(zhǔn)推薦將值取為2。NEU-SWC：XXGAO第75頁(yè)往返時(shí)延RTT?往返時(shí)間測(cè)量相當(dāng)復(fù)雜TCP報(bào)文段1沒(méi)有收到確認(rèn)。重傳（即報(bào)文段2）后，收到了確認(rèn)報(bào)文段ACK。怎樣判定此確認(rèn)報(bào)文段是對(duì)原來(lái)報(bào)文段1確實(shí)認(rèn)，還是對(duì)重傳報(bào)文段2確實(shí)認(rèn)？發(fā)送一個(gè)TCP報(bào)文段超時(shí)重傳TCP報(bào)文段收到ACK時(shí)間12往返時(shí)延RTT?是對(duì)哪一個(gè)報(bào)文段確認(rèn)？NEU-SWC：XXGAO第76頁(yè)Karn算法在計(jì)算平均往返時(shí)延RTT時(shí)，只要報(bào)文段重傳了，就不采取其往返時(shí)延樣本。這么得出平均往返時(shí)延RTT和重傳時(shí)間就較準(zhǔn)確。NEU-SWC：XXGAO第77頁(yè)修正Karn算法報(bào)文段每重傳一次，就將重傳時(shí)間增大一些：新重傳時(shí)間(舊重傳時(shí)間)(7-4)系數(shù)經(jīng)典值是2。當(dāng)不再發(fā)生報(bào)文段重傳時(shí)，才依據(jù)報(bào)文段往返時(shí)延更新平均往返時(shí)延RTT和重傳時(shí)間數(shù)值。實(shí)踐證實(shí)，這種策略較為合理。NEU-SWC：XXGAO第78頁(yè)7.4.6隨機(jī)早期丟棄RED(RandomEarlyDiscard)使路由器隊(duì)列維持兩個(gè)參數(shù)，即隊(duì)列長(zhǎng)度最小門限THmin和最大門限THmax。RED對(duì)每一個(gè)抵達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)都先計(jì)算平均隊(duì)列長(zhǎng)度LAV。若平均隊(duì)列長(zhǎng)度小于最小門限THmin，則將新抵達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)放入隊(duì)列進(jìn)行排隊(duì)。若平均隊(duì)列長(zhǎng)度超出最大門限THmax，則將新抵達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。若平均隊(duì)列長(zhǎng)度在最小門限THmin和最大門限THmax之間，則按照某一概率p將新抵達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。NEU-SWC：XXGAO第79頁(yè)RED將路由器抵達(dá)隊(duì)列劃分成為三個(gè)區(qū)域從隊(duì)首發(fā)送最小門限THmin最大門限THmin數(shù)據(jù)報(bào)抵達(dá)平均隊(duì)列長(zhǎng)度Lav排隊(duì)丟棄以概率p丟棄NEU-SWC：XXGAO第80頁(yè)丟棄概率p與THmin和Thmax關(guān)系最小門限THmin最大門限THmax平均隊(duì)列長(zhǎng)度Lav數(shù)據(jù)報(bào)丟棄概率p1.00pmax當(dāng)LAVThmin時(shí)，丟棄概率p=0。當(dāng)LAVThmax時(shí)，丟棄概率p=1。當(dāng)THminLAVTHmax時(shí)，0p1。比如，按線性規(guī)律改變，從0變到pmax。NEU-SWC：XXGAO第81頁(yè)瞬時(shí)隊(duì)列長(zhǎng)度和平均隊(duì)列長(zhǎng)度區(qū)分隊(duì)列長(zhǎng)度時(shí)間瞬時(shí)隊(duì)列長(zhǎng)度平均隊(duì)列長(zhǎng)度NEU-SWC：XXGAO第8