計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程課件(第二版)第8章

第8章運(yùn)輸層第8章運(yùn)輸層1第8章運(yùn)輸層

8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述8.1.1進(jìn)程之間的通信8.1.2運(yùn)輸層中的兩個(gè)協(xié)議8.1.3運(yùn)輸層的端口8.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP 8.2.1UDP概述 8.2.2UDP的首部格式第8章運(yùn)輸層8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述2第8章運(yùn)輸層（續(xù)）8.3傳輸控制協(xié)議TCP 8.3.1TCP概述 8.3.2TCP報(bào)文段的首部 8.3.3TCP的數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn) 8.3.4TCP的流量控制與擁塞控制 8.3.5TCP的重傳機(jī)制 8.3.6TCP的運(yùn)輸連接管理 8.3.7TCP的有限狀態(tài)機(jī)第8章運(yùn)輸層（續(xù)）8.3傳輸控制協(xié)議TCP38.1運(yùn)輸層協(xié)議概述

8.1.1進(jìn)程之間的通信

從通信和信息處理的角度看，運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層，同時(shí)也是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8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述

8.1.1進(jìn)程之間的通信從4運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信54321運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信主機(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運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信5運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)5應(yīng)用進(jìn)程之間的通信兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信。應(yīng)用進(jìn)程之間的通信又稱為端到端的通信。運(yùn)輸層的一個(gè)很重要的功能就是復(fù)用和分用。應(yīng)用層不同進(jìn)程的報(bào)文通過不同的端口向下交到運(yùn)輸層，再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。當(dāng)報(bào)文到達(dá)目的主機(jī)時(shí)，目的主機(jī)的運(yùn)輸層使用分用功能，通過不同的端口將報(bào)文分別交付給不同的應(yīng)用進(jìn)程。“運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信”?！斑壿嬐ㄐ拧钡囊馑际牵哼\(yùn)輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送數(shù)據(jù)。但事實(shí)上這兩個(gè)運(yùn)輸層之間并沒有一條水平方向的物理連接。應(yīng)用進(jìn)程之間的通信兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用6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…7運(yùn)輸層的主要功能運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信（但網(wǎng)絡(luò)層是為主機(jī)之間提供邏輯通信）。運(yùn)輸層還要對(duì)收到的報(bào)文進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。運(yùn)輸層需要有兩種不同的運(yùn)輸協(xié)議，即面向連接的TCP和無連接的UDP。

運(yùn)輸層的主要功能運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信（8運(yùn)輸層與其上下層之間的關(guān)系的OSI表示法運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)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)輸層與其上下層之間的關(guān)系的OSI表示法運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)輸實(shí)9運(yùn)輸層向上提供可靠的和不可靠的邏輯通信信道？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)程運(yùn)輸層向上提供可靠的和不可靠的邏輯通信信道？應(yīng)運(yùn)發(fā)接接數(shù)據(jù)10TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個(gè)不同的協(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)8.1.2運(yùn)輸層中的兩個(gè)協(xié)議TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個(gè)不同的協(xié)議：8.1.2運(yùn)輸層中11TCP/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TCP/IP體系中的運(yùn)輸層協(xié)議TCPUDPIP應(yīng)用層與各12兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU(TransportProtocolDataUnit)。TCP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是TCP報(bào)文段(segment)UDP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是UDP報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。TCP與UDP兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元13TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對(duì)方的運(yùn)輸層在收到UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。TCP則提供面向連接的服務(wù)。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。由于TCP要提供可靠的、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理機(jī)資源。TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。148.1.3運(yùn)輸層的端口端口就是運(yùn)輸層服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP。端口的作用就是讓應(yīng)用層的各種應(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，以及讓運(yùn)輸層知道應(yīng)當(dāng)將其報(bào)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。從這個(gè)意義上講，端口是用來標(biāo)志應(yīng)用層的進(jìn)程。8.1.3運(yùn)輸層的端口端口就是運(yùn)輸層服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP15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(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)送方接收方端口在進(jìn)程之間的通信中所起的作用應(yīng)運(yùn)網(wǎng)TCP報(bào)文段UDP16端口端口用一個(gè)16位端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。端口號(hào)只具有本地意義，即端口號(hào)只是為了標(biāo)志本計(jì)算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程。在因特網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)的相同端口號(hào)是沒有聯(lián)系的。端口端口用一個(gè)16位端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。17三類端口

(1)熟知端口：其數(shù)值一般為0~1023。這類端口由ICANN負(fù)責(zé)分配給一些常用的應(yīng)用層程序固定使用。(2)登記端口：其數(shù)值為1024~49151。這類端口是ICANN控制的，使用這個(gè)范圍的端口必須在ICANN登記，以防止重復(fù)。(3)動(dòng)態(tài)端口：其數(shù)值為49151~65535。這類端口是留給客戶進(jìn)程選擇作為臨時(shí)端口。三類端口(1)熟知端口：其數(shù)值一般為0~1023。這類188.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP

8.2.1UDP概述

UDP只在IP的數(shù)據(jù)報(bào)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(cuò)檢測(cè)的功能。雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只能提供不可靠的交付，但UDP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(bào)只有8個(gè)字節(jié)的首部開銷。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對(duì)某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。

8.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP

8.2.1UDP概述19UDP的特點(diǎn)UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接（當(dāng)然發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)也沒有連接可釋放），因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時(shí)延。UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時(shí)也不使用擁塞控制，因此主機(jī)不需要維持具有許多參數(shù)的、復(fù)雜的連接狀態(tài)表。UDP的特點(diǎn)UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連20UDP的特點(diǎn)（續(xù)）由于UDP沒有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對(duì)某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。很多的實(shí)時(shí)應(yīng)用（如IP電話、實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等）要求源主機(jī)以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)丟失一些數(shù)據(jù)，但卻不允許數(shù)據(jù)有太大的時(shí)延。UDP正好適合這種要求。UDP的特點(diǎn)（續(xù)）由于UDP沒有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)21UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP是面向報(bào)文的。這就是說，UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來的報(bào)文不再劃分為若干個(gè)分組來發(fā)送，也不把收到的若干個(gè)報(bào)文合并后再交付給應(yīng)用程序。應(yīng)用程序交給UDP一個(gè)報(bào)文，UDP就發(fā)送這個(gè)報(bào)文；而UDP收到一個(gè)報(bào)文，就把它交付給應(yīng)用程序。應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報(bào)文。UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP是面向報(bào)文的。這就是說，UDP22UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信。用戶數(shù)據(jù)報(bào)只有8個(gè)字節(jié)的首部開銷，比TCP的20個(gè)字節(jié)的首部要短。UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)238.2.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的

首部格式偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目的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)8.2.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的

首部格式偽首部源端口目24偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目的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)。偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首25偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目的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)，臨時(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。偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首268.3傳輸控制協(xié)議TCP

8.3.1TCP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)送方接收方向發(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8.3傳輸控制協(xié)議TCP

8.3.1TCP概27TCP發(fā)送報(bào)文段通信是全雙工方式。發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程按照自己產(chǎn)生數(shù)據(jù)的規(guī)律，不斷地把數(shù)據(jù)塊陸續(xù)寫入到TCP的發(fā)送緩存中。TCP再從發(fā)送緩存中取出一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，將其組成TCP報(bào)文段(segment)逐個(gè)傳送給IP層，然后發(fā)送出去。接收方從IP層收到TCP報(bào)文段后，先把它暫存在接收緩存中，然后讓接收方的應(yīng)用進(jìn)程從接收緩存中將數(shù)據(jù)塊逐個(gè)讀取。由于運(yùn)輸層的通信是面向連接的，因此TCP每一條連接上的通信只能是一對(duì)一的，而不可能是一對(duì)多、多對(duì)一或多對(duì)多的。TCP發(fā)送報(bào)文段通信是全雙工方式。28運(yùn)輸層實(shí)現(xiàn)可靠通信的基本原理傳輸層采用確認(rèn)和超時(shí)重傳機(jī)制保證報(bào)文段的可靠傳輸。在IP層通信不可靠的情況下，使運(yùn)輸層之間的通信成為可靠的。運(yùn)輸層實(shí)現(xiàn)可靠通信的基本原理傳輸層采用確認(rèn)和超時(shí)重傳機(jī)制保證29運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段2出錯(cuò)！丟棄出錯(cuò)的報(bào)文段丟失！超時(shí)重傳報(bào)文段2超時(shí)重傳報(bào)文段2確認(rèn)報(bào)文段2發(fā)送報(bào)文段3時(shí)間時(shí)間每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段都要啟動(dòng)計(jì)時(shí)器但圖中未畫出沒有起作用的計(jì)時(shí)器運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段30應(yīng)當(dāng)注意A在發(fā)送完一個(gè)報(bào)文段后，必須留有該報(bào)文段的副本，以便在必要時(shí)進(jìn)行重傳。超時(shí)重傳時(shí)間的設(shè)定。如果重傳時(shí)間設(shè)定得很長(zhǎng)，那么通信的效率就會(huì)很低。但如果重傳時(shí)間設(shè)定得很短，就浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源，在網(wǎng)絡(luò)上增加了不必要的通信量。重傳時(shí)間的設(shè)定是相當(dāng)復(fù)雜。應(yīng)當(dāng)注意A在發(fā)送完一個(gè)報(bào)文段后，必須留有該報(bào)文段的副本，以31運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段2超時(shí)重傳報(bào)文段2丟棄重復(fù)的報(bào)文段確認(rèn)報(bào)文段2發(fā)送報(bào)文段3時(shí)間時(shí)間每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段都要啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。但圖中未畫出沒有起作用的計(jì)時(shí)器。丟失！確認(rèn)報(bào)文段2運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段32確認(rèn)也可能出錯(cuò)或丟失B所發(fā)送的對(duì)報(bào)文段2的確認(rèn)丟失了。A無法知道是自己發(fā)送的報(bào)文段出錯(cuò)、丟失或者是對(duì)方發(fā)送的確認(rèn)丟失了。因此要對(duì)報(bào)文段2超時(shí)重傳。B正確收到了報(bào)文段2，采取兩個(gè)行動(dòng)。丟棄這個(gè)報(bào)文段。向A發(fā)送確認(rèn)。確認(rèn)也可能出錯(cuò)或丟失B所發(fā)送的對(duì)報(bào)文段2的確認(rèn)丟失了。33TCP可靠通信的具體實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜TCP的報(bào)文段的長(zhǎng)度是不確定的，以報(bào)文段作為確認(rèn)的單位不夠方便。TCP提供全雙工通信，可以在發(fā)送自己的數(shù)據(jù)報(bào)文段的同時(shí)，捎帶地把確認(rèn)信息附上。為了提高通信傳輸效率，發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文段的一方，可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文段，而不需要在收到一個(gè)確認(rèn)后才發(fā)送下一個(gè)報(bào)文段。要使用特定的算法來估算比較合適的重傳時(shí)間。TCP可靠通信的具體實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜TCP的報(bào)文段的長(zhǎng)度是不確34TCP的首部格式TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分。TCP的全部功能都體現(xiàn)在它首部中各字段的作用。TCP報(bào)文段首部的前20個(gè)字節(jié)是固定的，后面有4N字節(jié)是根據(jù)需要而增加的選項(xiàng)(N必須是整數(shù))。因此TCP首部的最小長(zhǎng)度是20字節(jié)。TCP的首部格式TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分。35TCP首部20字節(jié)的固定首部目的端口數(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FIN32位SYNRSTPSHACKURG位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TCP20字節(jié)的目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和36TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431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)。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選37TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充序號(hào)字段——占4字節(jié)。TCP連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)。序號(hào)字段的值則指的是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選38TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充確認(rèn)號(hào)字段——占4字節(jié)，是期望收到對(duì)方的下一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選39TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充數(shù)據(jù)偏移——占4位，它指出TCP報(bào)文段的數(shù)據(jù)起始處距離TCP報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn)（即報(bào)文的首部長(zhǎng)度）。“數(shù)據(jù)偏移”的單位是4字節(jié)（32位）。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選40TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充保留字段——占6位，保留為今后使用，但目前應(yīng)置為0。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選41TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充緊急位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)的數(shù)據(jù))。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選42TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充確認(rèn)位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)無效。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選43TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充推送位PSH(PuSH)——接收TCP收到PSH=1的報(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。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選44TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充復(fù)位位RST(ReSeT)——當(dāng)RST1時(shí)，表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)（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。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選45TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充同步位SYN——當(dāng)SYN=1時(shí)，表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選46TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充終止位FIN(FINal)——用來釋放連接。當(dāng)FIN1時(shí)，表明此報(bào)文段的發(fā)送方的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選47TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充窗口字段——占2字節(jié)。窗口字段用來控制對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP連接的一端根據(jù)設(shè)置的緩存空間大小確定自己的接收窗口大小，然后通知對(duì)方以確定對(duì)方的發(fā)送窗口的上限。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選48TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充檢驗(yàn)和——占2字節(jié)。檢驗(yàn)和字段檢驗(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(shí)，要在TCP報(bào)文段的前面加上12字節(jié)的偽首部。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選49TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充緊急指針字段——占16位。緊急指針指出在本報(bào)文段中的緊急數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。

TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選50TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充選項(xiàng)字段——長(zhǎng)度可變。TCP只規(guī)定了一種選項(xiàng)，即最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS(MaximumSegmentSize)。MSS告訴對(duì)方TCP：“我的緩存所能接收的報(bào)文段的數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度是MSS個(gè)字節(jié)。”MSS是TCP報(bào)文段中的數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)字段加上TCP首部才等于整個(gè)的TCP報(bào)文段。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選51TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位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)的整數(shù)倍。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選528.3.3TCP的數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn)TCP協(xié)議是面向字節(jié)的。TCP將所要傳送的報(bào)文看成是字節(jié)組成的數(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)，雙方要商定初始序號(hào)。TCP每次發(fā)送的報(bào)文段的首部中的序號(hào)字段數(shù)值表示該報(bào)文段中的數(shù)據(jù)部分的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。TCP的確認(rèn)是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)的最高序號(hào)表示確認(rèn)。接收方返回的確認(rèn)號(hào)是已收到的數(shù)據(jù)的最高序號(hào)加1。因此確認(rèn)號(hào)表示接收方期望下次收到的數(shù)據(jù)中的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)。8.3.3TCP的數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn)TCP協(xié)議是面向字538.3.4TCP的流量控制與擁塞控制

1.滑動(dòng)窗口的概念TCP采用大小可變的滑動(dòng)窗口進(jìn)行流量控制。窗口大小的單位是字節(jié)。在TCP報(bào)文段首部的窗口字段寫入的數(shù)值就是當(dāng)前給對(duì)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(shí)由雙方商定。但在通信的過程中，接收方可根據(jù)自己的資源情況，隨時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整對(duì)方的發(fā)送窗口上限值(可增大或減小)。8.3.4TCP的流量控制與擁塞控制

1.滑動(dòng)窗口54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)送方要發(fā)送900字節(jié)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，劃分為9個(gè)100字節(jié)長(zhǎng)的報(bào)文段，而發(fā)送窗口確定為500字節(jié)。發(fā)送方只要收到了對(duì)方的確認(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)文段的距離。收到確認(rèn)即可前移100200300400500600700855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)送方已發(fā)送了400字節(jié)的數(shù)據(jù)，但只收到對(duì)前200字節(jié)數(shù)據(jù)的確認(rèn)，同時(shí)窗口大小不變?，F(xiàn)在發(fā)送方還可發(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)收到確認(rèn)即可前移1002003004005006007008561002003004005006007008009001012013014015016017018011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)送方收到了對(duì)方對(duì)前400字節(jié)數(shù)據(jù)的確認(rèn)，但對(duì)方通知發(fā)送方必須把窗口減小到400字節(jié)?，F(xiàn)在發(fā)送方最多還可發(fā)送400字節(jié)的數(shù)據(jù)。10020030040050060070080090010157利用可變窗口大小進(jìn)行流量控制

開始雙方確定的窗口值是400seq=1,DATAseq=201,DATAseq=401,DATAseq=301,DATAseq=101,DATAseq=501,DATAACK=1,ack=201,win=300ACK=1,ack=601,win=0ACK=1,ack=501,win=100主機(jī)A主機(jī)B允許A發(fā)送序號(hào)201~500共300字節(jié)的數(shù)據(jù)A發(fā)送了數(shù)據(jù)(序號(hào)301~400)，還能發(fā)送100字節(jié)A超時(shí)重發(fā)舊的數(shù)據(jù)允許A發(fā)送序號(hào)501至600共100字節(jié)的數(shù)據(jù)A發(fā)送了數(shù)據(jù)(序號(hào)501至600)，發(fā)送窗口已用完不允許A再發(fā)送數(shù)據(jù)seq=201,DATA丟失！A發(fā)送了數(shù)據(jù)(序號(hào)1~100)，還能發(fā)送300字節(jié)A發(fā)送了數(shù)據(jù)(序號(hào)101~200)，還能發(fā)送200字節(jié)A發(fā)送了數(shù)據(jù)(序號(hào)401~500)，發(fā)送窗口已用完利用可變窗口大小進(jìn)行流量控制

開始雙方確定的窗口值是400582.慢開始和擁塞避免不講2.慢開始和擁塞避免不講593.快重傳和快恢復(fù)不講3.快重傳和快恢復(fù)不講608.3.7TCP的運(yùn)輸連接管理

1.運(yùn)輸連接的三個(gè)階段運(yùn)輸連接就有三個(gè)階段，即：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。運(yùn)輸連接的管理就是使運(yùn)輸連接的建立和釋放都能正常地進(jìn)行。連接建立過程中要解決以下三個(gè)問題：要使每一方能夠確知對(duì)方的存在。要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如最大報(bào)文段長(zhǎng)度，最大窗口大小，服務(wù)質(zhì)量等）。能夠?qū)\(yùn)輸實(shí)體資源（如緩存大小，連接表中的項(xiàng)目等）進(jìn)行分配。8.3.7TCP的運(yùn)輸連接管理

1.運(yùn)輸連接的61客戶服務(wù)器方式TCP的連接和建立都是采用客戶服務(wù)器方式。主動(dòng)發(fā)起連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做客戶(client)。被動(dòng)等待連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做服務(wù)器(server)?？蛻舴?wù)器方式TCP的連接和建立都是采用客戶服務(wù)器方式。62用三次握手建立TCP連接SYN=1,seq=x主機(jī)BSYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x1ACK=1,seq=x+1,ack=y1被動(dòng)打開主動(dòng)打開B發(fā)送確認(rèn)A發(fā)送確認(rèn)主機(jī)A連接請(qǐng)求連接建立狀態(tài)用三次握手建立TCP連接SYN=1,seq=63建立TCP連接A的TCP向B發(fā)出連接請(qǐng)求報(bào)文段，其首部中的同步位SYN=1，并選擇序號(hào)x，表明下一個(gè)報(bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是x+1。

B的TCP收到連接請(qǐng)求報(bào)文段后，如同意，則發(fā)回確認(rèn)，在確認(rèn)報(bào)文段中使SYN=1和ACK=1，其確認(rèn)號(hào)應(yīng)為ack=x1，并選擇序號(hào)seq=y。A收到此報(bào)文段后，向B給出確認(rèn)，其ACK=1，序號(hào)應(yīng)為seq=x+1，確認(rèn)號(hào)應(yīng)為ack=y1。A的TCP通知上層應(yīng)用進(jìn)程，連接已經(jīng)建立。當(dāng)運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的主機(jī)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，連接已經(jīng)建立。建立TCP連接A的TCP向B發(fā)出連接請(qǐng)求報(bào)文段64三次握手或三次聯(lián)絡(luò)

(three-wayhandshake)防止已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段又傳送到B，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤。A發(fā)出連接請(qǐng)求，但因未收到確認(rèn)而再重傳一次。后來收到了確認(rèn)，建立了連接。數(shù)據(jù)傳輸完畢后釋放了連接。A共發(fā)送了兩個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段，其中的第二個(gè)到達(dá)了B。A發(fā)出的第一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段以后又傳送到B。B誤認(rèn)為是A又發(fā)出一次新的連接請(qǐng)求。于是就向A發(fā)出確認(rèn)報(bào)文段，同意建立連接。A不會(huì)理睬B的確認(rèn)。但B卻以為運(yùn)輸連接就這樣建立了，并一直等待A發(fā)來數(shù)據(jù)。B的許多資源就這樣白白浪費(fèi)了。三次握手或三次聯(lián)絡(luò)

(three-wayhandshak65TCP的連接釋放過程FIN=1,seq=xACK=1,seq=y,ack=x1ACK=1,seq=x+1,ack=y1應(yīng)用進(jìn)程釋放連接A不再發(fā)送報(bào)文主機(jī)B主機(jī)A①通知主機(jī)應(yīng)用進(jìn)程FIN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1應(yīng)用進(jìn)程釋放連接B不再發(fā)送報(bào)文②發(fā)送確認(rèn)確認(rèn)半關(guān)閉狀態(tài)關(guān)閉狀態(tài)TCP的連接釋放過程FIN=1,seq=xACK668.3.7TCP的有限狀態(tài)機(jī)不講8.3.7TCP的有限狀態(tài)機(jī)不講67習(xí)題2、7、8、9、10、11、12、15習(xí)題2、7、8、9、10、11、12、15689完全可能。設(shè)想A連續(xù)發(fā)送兩個(gè)報(bào)文段：（SEQ＝92，DATA共8個(gè)字節(jié)）和（SEQ＝100，DATA共20字節(jié)），均正確到達(dá)B。B連續(xù)發(fā)送兩個(gè)確認(rèn)：（ACK＝100）和（ACK＝120）。但前者在傳送時(shí)丟失了。于是A超時(shí)重傳（SEQ＝92，DATA共8字節(jié)），而B再次收到該報(bào)文段后，發(fā)送（ACK＝100）。這樣，在這個(gè)報(bào)文段之前發(fā)送的就是（ACK＝120）。

9完全可能。設(shè)想A連續(xù)發(fā)送兩個(gè)報(bào)文段：（SEQ＝92，DAT69計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程課件(第二版)第8章7011TCP協(xié)議應(yīng)當(dāng)保證數(shù)據(jù)報(bào)按序到達(dá)接收方。如果接收方收到的數(shù)據(jù)報(bào)文沒有錯(cuò)誤，只是未按序號(hào)，這種現(xiàn)象如何處理呢？TCP協(xié)議本身沒有規(guī)定，而是由TCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)者自己去確定。有兩種方法進(jìn)行處理：1、沒有按序號(hào)到達(dá)的報(bào)文直接丟棄，2、將未按序號(hào)到達(dá)的數(shù)據(jù)包先放于緩沖區(qū)內(nèi)，等待它前面的序號(hào)包到達(dá)后，再將它交給應(yīng)用進(jìn)程。答：后一種方法將會(huì)提高系統(tǒng)的效率。例如，發(fā)送方連續(xù)發(fā)送了每個(gè)報(bào)文中100個(gè)字節(jié)的TCP數(shù)據(jù)報(bào)，其序號(hào)分別是1，101，201，…,701。假如其它7個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都收到了，而201這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)沒有收到，則接收端應(yīng)當(dāng)對(duì)1和101這兩個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行確認(rèn)，并將數(shù)據(jù)遞交給相關(guān)的應(yīng)用進(jìn)程，301至701這5個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)則應(yīng)當(dāng)放于緩沖區(qū)，等到201這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)后，然后按序?qū)?01至701這些數(shù)據(jù)報(bào)遞交給相關(guān)應(yīng)用進(jìn)程，并對(duì)701數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行確認(rèn)，確保了應(yīng)用進(jìn)程級(jí)的TCP數(shù)據(jù)的按序到達(dá)。

11TCP協(xié)議應(yīng)當(dāng)保證數(shù)據(jù)報(bào)按序到達(dá)接收方。如果接收方收到的71第8章運(yùn)輸層第8章運(yùn)輸層72第8章運(yùn)輸層

8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述8.1.1進(jìn)程之間的通信8.1.2運(yùn)輸層中的兩個(gè)協(xié)議8.1.3運(yùn)輸層的端口8.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP 8.2.1UDP概述 8.2.2UDP的首部格式第8章運(yùn)輸層8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述73第8章運(yùn)輸層（續(xù)）8.3傳輸控制協(xié)議TCP 8.3.1TCP概述 8.3.2TCP報(bào)文段的首部 8.3.3TCP的數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn) 8.3.4TCP的流量控制與擁塞控制 8.3.5TCP的重傳機(jī)制 8.3.6TCP的運(yùn)輸連接管理 8.3.7TCP的有限狀態(tài)機(jī)第8章運(yùn)輸層（續(xù)）8.3傳輸控制協(xié)議TCP748.1運(yùn)輸層協(xié)議概述

8.1.1進(jìn)程之間的通信

從通信和信息處理的角度看，運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層，同時(shí)也是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8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述

8.1.1進(jìn)程之間的通信從75運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信54321運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信主機(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運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信5運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)76應(yīng)用進(jìn)程之間的通信兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信。應(yīng)用進(jìn)程之間的通信又稱為端到端的通信。運(yùn)輸層的一個(gè)很重要的功能就是復(fù)用和分用。應(yīng)用層不同進(jìn)程的報(bào)文通過不同的端口向下交到運(yùn)輸層，再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。當(dāng)報(bào)文到達(dá)目的主機(jī)時(shí)，目的主機(jī)的運(yùn)輸層使用分用功能，通過不同的端口將報(bào)文分別交付給不同的應(yīng)用進(jìn)程?！斑\(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信”?！斑壿嬐ㄐ拧钡囊馑际牵哼\(yùn)輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送數(shù)據(jù)。但事實(shí)上這兩個(gè)運(yùn)輸層之間并沒有一條水平方向的物理連接。應(yīng)用進(jìn)程之間的通信兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用77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…78運(yùn)輸層的主要功能運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信（但網(wǎng)絡(luò)層是為主機(jī)之間提供邏輯通信）。運(yùn)輸層還要對(duì)收到的報(bào)文進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。運(yùn)輸層需要有兩種不同的運(yùn)輸協(xié)議，即面向連接的TCP和無連接的UDP。

運(yùn)輸層的主要功能運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信（79運(yùn)輸層與其上下層之間的關(guān)系的OSI表示法運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)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)輸層與其上下層之間的關(guān)系的OSI表示法運(yùn)輸實(shí)體運(yùn)輸實(shí)80運(yùn)輸層向上提供可靠的和不可靠的邏輯通信信道？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)程運(yùn)輸層向上提供可靠的和不可靠的邏輯通信信道？應(yīng)運(yùn)發(fā)接接數(shù)據(jù)81TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個(gè)不同的協(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)8.1.2運(yùn)輸層中的兩個(gè)協(xié)議TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個(gè)不同的協(xié)議：8.1.2運(yùn)輸層中82TCP/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TCP/IP體系中的運(yùn)輸層協(xié)議TCPUDPIP應(yīng)用層與各83兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU(TransportProtocolDataUnit)。TCP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是TCP報(bào)文段(segment)UDP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是UDP報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。TCP與UDP兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元84TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對(duì)方的運(yùn)輸層在收到UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。TCP則提供面向連接的服務(wù)。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。由于TCP要提供可靠的、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理機(jī)資源。TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。858.1.3運(yùn)輸層的端口端口就是運(yùn)輸層服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP。端口的作用就是讓應(yīng)用層的各種應(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，以及讓運(yùn)輸層知道應(yīng)當(dāng)將其報(bào)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。從這個(gè)意義上講，端口是用來標(biāo)志應(yīng)用層的進(jìn)程。8.1.3運(yùn)輸層的端口端口就是運(yùn)輸層服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP86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(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)送方接收方端口在進(jìn)程之間的通信中所起的作用應(yīng)運(yùn)網(wǎng)TCP報(bào)文段UDP87端口端口用一個(gè)16位端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。端口號(hào)只具有本地意義，即端口號(hào)只是為了標(biāo)志本計(jì)算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程。在因特網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)的相同端口號(hào)是沒有聯(lián)系的。端口端口用一個(gè)16位端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。88三類端口

(1)熟知端口：其數(shù)值一般為0~1023。這類端口由ICANN負(fù)責(zé)分配給一些常用的應(yīng)用層程序固定使用。(2)登記端口：其數(shù)值為1024~49151。這類端口是ICANN控制的，使用這個(gè)范圍的端口必須在ICANN登記，以防止重復(fù)。(3)動(dòng)態(tài)端口：其數(shù)值為49151~65535。這類端口是留給客戶進(jìn)程選擇作為臨時(shí)端口。三類端口(1)熟知端口：其數(shù)值一般為0~1023。這類898.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP

8.2.1UDP概述

UDP只在IP的數(shù)據(jù)報(bào)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(cuò)檢測(cè)的功能。雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只能提供不可靠的交付，但UDP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(bào)只有8個(gè)字節(jié)的首部開銷。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對(duì)某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。

8.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP

8.2.1UDP概述90UDP的特點(diǎn)UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接（當(dāng)然發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)也沒有連接可釋放），因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時(shí)延。UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時(shí)也不使用擁塞控制，因此主機(jī)不需要維持具有許多參數(shù)的、復(fù)雜的連接狀態(tài)表。UDP的特點(diǎn)UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連91UDP的特點(diǎn)（續(xù)）由于UDP沒有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對(duì)某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。很多的實(shí)時(shí)應(yīng)用（如IP電話、實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等）要求源主機(jī)以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)丟失一些數(shù)據(jù)，但卻不允許數(shù)據(jù)有太大的時(shí)延。UDP正好適合這種要求。UDP的特點(diǎn)（續(xù)）由于UDP沒有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)92UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP是面向報(bào)文的。這就是說，UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來的報(bào)文不再劃分為若干個(gè)分組來發(fā)送，也不把收到的若干個(gè)報(bào)文合并后再交付給應(yīng)用程序。應(yīng)用程序交給UDP一個(gè)報(bào)文，UDP就發(fā)送這個(gè)報(bào)文；而UDP收到一個(gè)報(bào)文，就把它交付給應(yīng)用程序。應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報(bào)文。UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP是面向報(bào)文的。這就是說，UDP93UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信。用戶數(shù)據(jù)報(bào)只有8個(gè)字節(jié)的首部開銷，比TCP的20個(gè)字節(jié)的首部要短。UDP的特點(diǎn)（續(xù)）UDP支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)948.2.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的

首部格式偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目的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)8.2.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的

首部格式偽首部源端口目95偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目的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)。偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首96偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長(zhǎng)度源IP地址目的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)，臨時(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。偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首978.3傳輸控制協(xié)議TCP

8.3.1TCP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)送方接收方向發(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8.3傳輸控制協(xié)議TCP

8.3.1TCP概98TCP發(fā)送報(bào)文段通信是全雙工方式。發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程按照自己產(chǎn)生數(shù)據(jù)的規(guī)律，不斷地把數(shù)據(jù)塊陸續(xù)寫入到TCP的發(fā)送緩存中。TCP再從發(fā)送緩存中取出一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，將其組成TCP報(bào)文段(segment)逐個(gè)傳送給IP層，然后發(fā)送出去。接收方從IP層收到TCP報(bào)文段后，先把它暫存在接收緩存中，然后讓接收方的應(yīng)用進(jìn)程從接收緩存中將數(shù)據(jù)塊逐個(gè)讀取。由于運(yùn)輸層的通信是面向連接的，因此TCP每一條連接上的通信只能是一對(duì)一的，而不可能是一對(duì)多、多對(duì)一或多對(duì)多的。TCP發(fā)送報(bào)文段通信是全雙工方式。99運(yùn)輸層實(shí)現(xiàn)可靠通信的基本原理傳輸層采用確認(rèn)和超時(shí)重傳機(jī)制保證報(bào)文段的可靠傳輸。在IP層通信不可靠的情況下，使運(yùn)輸層之間的通信成為可靠的。運(yùn)輸層實(shí)現(xiàn)可靠通信的基本原理傳輸層采用確認(rèn)和超時(shí)重傳機(jī)制保證100運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段2出錯(cuò)！丟棄出錯(cuò)的報(bào)文段丟失！超時(shí)重傳報(bào)文段2超時(shí)重傳報(bào)文段2確認(rèn)報(bào)文段2發(fā)送報(bào)文段3時(shí)間時(shí)間每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段都要啟動(dòng)計(jì)時(shí)器但圖中未畫出沒有起作用的計(jì)時(shí)器運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段101應(yīng)當(dāng)注意A在發(fā)送完一個(gè)報(bào)文段后，必須留有該報(bào)文段的副本，以便在必要時(shí)進(jìn)行重傳。超時(shí)重傳時(shí)間的設(shè)定。如果重傳時(shí)間設(shè)定得很長(zhǎng)，那么通信的效率就會(huì)很低。但如果重傳時(shí)間設(shè)定得很短，就浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源，在網(wǎng)絡(luò)上增加了不必要的通信量。重傳時(shí)間的設(shè)定是相當(dāng)復(fù)雜。應(yīng)當(dāng)注意A在發(fā)送完一個(gè)報(bào)文段后，必須留有該報(bào)文段的副本，以102運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段2超時(shí)重傳報(bào)文段2丟棄重復(fù)的報(bào)文段確認(rèn)報(bào)文段2發(fā)送報(bào)文段3時(shí)間時(shí)間每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段都要啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。但圖中未畫出沒有起作用的計(jì)時(shí)器。丟失！確認(rèn)報(bào)文段2運(yùn)輸層A運(yùn)輸層B發(fā)送報(bào)文段1確認(rèn)報(bào)文段1發(fā)送報(bào)文段103確認(rèn)也可能出錯(cuò)或丟失B所發(fā)送的對(duì)報(bào)文段2的確認(rèn)丟失了。A無法知道是自己發(fā)送的報(bào)文段出錯(cuò)、丟失或者是對(duì)方發(fā)送的確認(rèn)丟失了。因此要對(duì)報(bào)文段2超時(shí)重傳。B正確收到了報(bào)文段2，采取兩個(gè)行動(dòng)。丟棄這個(gè)報(bào)文段。向A發(fā)送確認(rèn)。確認(rèn)也可能出錯(cuò)或丟失B所發(fā)送的對(duì)報(bào)文段2的確認(rèn)丟失了。104TCP可靠通信的具體實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜TCP的報(bào)文段的長(zhǎng)度是不確定的，以報(bào)文段作為確認(rèn)的單位不夠方便。TCP提供全雙工通信，可以在發(fā)送自己的數(shù)據(jù)報(bào)文段的同時(shí)，捎帶地把確認(rèn)信息附上。為了提高通信傳輸效率，發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文段的一方，可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文段，而不需要在收到一個(gè)確認(rèn)后才發(fā)送下一個(gè)報(bào)文段。要使用特定的算法來估算比較合適的重傳時(shí)間。TCP可靠通信的具體實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜TCP的報(bào)文段的長(zhǎng)度是不確105TCP的首部格式TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分。TCP的全部功能都體現(xiàn)在它首部中各字段的作用。TCP報(bào)文段首部的前20個(gè)字節(jié)是固定的，后面有4N字節(jié)是根據(jù)需要而增加的選項(xiàng)(N必須是整數(shù))。因此TCP首部的最小長(zhǎng)度是20字節(jié)。TCP的首部格式TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分。106TCP首部20字節(jié)的固定首部目的端口數(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FIN32位SYNRSTPSHACKURG位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TCP20字節(jié)的目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和107TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431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)。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選108TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充序號(hào)字段——占4字節(jié)。TCP連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)。序號(hào)字段的值則指的是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選109TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充確認(rèn)號(hào)字段——占4字節(jié)，是期望收到對(duì)方的下一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選110TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充數(shù)據(jù)偏移——占4位，它指出TCP報(bào)文段的數(shù)據(jù)起始處距離TCP報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn)（即報(bào)文的首部長(zhǎng)度）?！皵?shù)據(jù)偏移”的單位是4字節(jié)（32位）。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選111TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充保留字段——占6位，保留為今后使用，但目前應(yīng)置為0。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選112TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充緊急位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)的數(shù)據(jù))。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選113TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充確認(rèn)位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)無效。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選114TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充推送位PSH(PuSH)——接收TCP收到PSH=1的報(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。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選115TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充復(fù)位位RST(ReSeT)——當(dāng)RST1時(shí)，表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)（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。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選116TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充同步位SYN——當(dāng)SYN=1時(shí)，表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文。TCP20目的端口數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和選117TCP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(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)