第6章 傳輸層電子課件

ComputerNetworkTechnology計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第3版第6章傳輸層第6章傳輸層知識(shí)目標(biāo)理解端到端的概念、面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)掌握端口的概念及常用的端口掌握TCP及其工作原理了解基于UDP的一些應(yīng)用層協(xié)議技能目標(biāo)學(xué)會(huì)固定端口和動(dòng)態(tài)端口的分配使用能夠由傳輸層TCP、UDP及端口情況判斷計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作異常狀態(tài)素質(zhì)目標(biāo)具備獨(dú)立思考、探索知識(shí)的能力培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作和奉獻(xiàn)精神

6.1傳輸層簡(jiǎn)介

傳輸層包括兩個(gè)協(xié)議TCP與UDP，提供了端到端的傳輸服務(wù)。6.1傳輸層簡(jiǎn)介

6.1.1問題的提出傳輸層是OSI參考模型的第4層，其下一層是IP層。

在網(wǎng)絡(luò)層提供主機(jī)間通信服務(wù)基礎(chǔ)上，為應(yīng)用進(jìn)程之間提供可靠數(shù)據(jù)通信服務(wù)。接收上層協(xié)議的數(shù)據(jù)，并以IP包可以接受的格式進(jìn)行“封裝”工作。通過(guò)IP層提供的服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和回應(yīng)的確認(rèn)，以及處理數(shù)據(jù)流的錯(cuò)誤檢測(cè)、組裝和控制。

6.1.2傳輸層的兩個(gè)協(xié)議

TCP/IP傳輸層有兩個(gè)協(xié)議：TCP和UDP1．TCP協(xié)議

TCP（TransferControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）提供面向連接、全雙工、可靠傳輸服務(wù)。主要特點(diǎn)：（1）面向連接（采用虛電路技術(shù)）的服務(wù)，需要建立/釋放鏈接。（2）全雙工字符流通信。（3）支持報(bào)文分組。（4）提供包的差錯(cuò)控制、順序控制、應(yīng)答與重傳機(jī)制。（5）提供流量控制。（6）保證發(fā)送方不會(huì)“淹沒”接收方。（7）提供報(bào)文擁塞控制。（8）保證發(fā)送方不會(huì)“淹沒”網(wǎng)絡(luò)中的路由器。6.1.2傳輸層的兩個(gè)協(xié)議

2．UDP協(xié)議

UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）一個(gè)無(wú)連接(Connectionless)、非可靠傳輸服務(wù)，只提供一種基本、低延遲的數(shù)據(jù)報(bào)通信。主要特點(diǎn)：（1）沒有確認(rèn)機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)是否正確的被接收。（2）不需要重傳遺失的數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)的接收可不必按順序進(jìn)行。（4）沒有控制數(shù)據(jù)流速度的機(jī)制。（5）適合訊息量較大、時(shí)效性大于可靠性的傳輸。

6.1.3傳輸層的主要任務(wù)

傳輸層是通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口和橋梁，起到承上啟下的作用。1.連接管理，提供建立、維護(hù)拆除傳輸層的連接。2.流量控制，差錯(cuò)檢測(cè)，提供端到端的錯(cuò)誤恢復(fù)和流控制。3.對(duì)用戶請(qǐng)求的響應(yīng)，向會(huì)話層提供獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)層的傳送服務(wù)和可靠的透明數(shù)據(jù)傳送。

6.2傳輸層端口

6.2.1什么是端口端口不是指物理意義上的端口，特指TCP/IP中的端口，是邏輯意義上的端口。TCP與UDP都是使用與應(yīng)用層接口處的端口與上層的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行通信。端口是通過(guò)端口號(hào)來(lái)標(biāo)記的，范圍是0～65535。在TCP/IP中每個(gè)需要通信的應(yīng)用程序分配一個(gè)通信端口。TCP/IP中的端口6.2.2端口的種類端口號(hào)分為兩類：常用的熟知端口、動(dòng)態(tài)端口。常用的應(yīng)用層程序固定使用的熟知端口，范圍0-1023。動(dòng)態(tài)端口（dynamicports），其范圍是1024～65535，一般不固定分配某種服務(wù)，而是動(dòng)態(tài)分配。6.3傳輸控制協(xié)議

傳輸控制協(xié)議提供面向連接的、全雙工的、可靠的傳輸服務(wù),TCP協(xié)議傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為TCP報(bào)文段。6.3傳輸控制協(xié)議

6.3.1TCP報(bào)文段的首部格式6.3傳輸控制協(xié)議6.3.2建立連接第一次握手：客戶端的TCP向服務(wù)器端的TCP發(fā)出連接請(qǐng)求段，其首部中的同步比特SYN應(yīng)置“1”，同時(shí)選定序號(hào)x即SEQ=x，表明在后續(xù)傳送的數(shù)據(jù)第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是x。第二次握手：服務(wù)器端的TCP收到連接請(qǐng)求段后，如同意，則發(fā)回確認(rèn)，同步SYN置1，其確認(rèn)號(hào)為x+1即ACK=x+1，同時(shí)也為自己選擇一個(gè)序號(hào)y。第三次握手：客戶端收到此段后，還要向服務(wù)器端給出確認(rèn)，其確認(rèn)號(hào)為y+1即ACK=y+1。三次握手建立連接6.3傳輸控制協(xié)議6.3.3釋放連接第一次握手：將發(fā)往服務(wù)器端的段首部終止比特FIN置“1”第二次握手：服務(wù)器端的TCP收到釋放連接通知后即發(fā)出確認(rèn)，其序號(hào)為x+1，同時(shí)通知高層應(yīng)用進(jìn)程。第三次握手：在服務(wù)器端向客戶端發(fā)送信息結(jié)束后，其應(yīng)用進(jìn)程就通知TCP釋放連接，服務(wù)器端發(fā)出的連接釋放段必須將終止比特FIN置“1”第四次握手：客戶端必須對(duì)收到的段發(fā)出確認(rèn)，給出ACK=y+1，從而釋放由服務(wù)器端方向的連接。釋放連接的四次握手6.3傳輸控制協(xié)議6.3.4滑動(dòng)窗口TCP采用大小可變的滑動(dòng)窗口進(jìn)行流量控制,在TCP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。6.3傳輸控制協(xié)議6.3.5

流量控制與擁塞控制1.流量控制面向連接的通信會(huì)話做到以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)所傳送數(shù)據(jù)段的接受情況，對(duì)發(fā)送方做出確認(rèn)。（2）重傳沒有收到確認(rèn)的數(shù)據(jù)段。（3）對(duì)數(shù)據(jù)段進(jìn)行排序，得到正確的數(shù)據(jù)。（4）維持可管理的數(shù)據(jù)流量，避免擁塞、超載和數(shù)據(jù)丟失。6.3傳輸控制協(xié)議6.3.5

流量控制與擁塞控制2.擁塞控制擁塞控制與流量控制有密切關(guān)系。區(qū)別在于：擁塞控制是網(wǎng)絡(luò)能夠承受現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，是一個(gè)全局變量。流量控制往往只是指點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間對(duì)通信量的控制。6.4用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)是一種自帶尋址信息，從發(fā)送端走到接收端的數(shù)據(jù)集。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議提供一種基本的、低延遲的被稱為數(shù)據(jù)報(bào)的通信。

6.4.1UDP的首部格式UDP比較簡(jiǎn)單，只負(fù)責(zé)盡力地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)。6.4用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議6.4.1用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP的首部格式基于TCP與UDP的常用的應(yīng)用協(xié)議6.4用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議6.4.2UDP和TCP的區(qū)別實(shí)現(xiàn)信息的可靠傳遞方面不同。數(shù)據(jù)傳送的保證機(jī)制不同。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收順序確保機(jī)制不同。6.4.3UDP的應(yīng)用根據(jù)UDP和TCP不同的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境，兩種傳輸協(xié)議都將在網(wǎng)絡(luò)世界中發(fā)揮各自更加重要的作用。UDP具有TCP所望塵莫及的速度優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用于：視頻電話會(huì)議系統(tǒng)、直播等。本章小結(jié)傳輸層是OSI參考模型的第四層，為上一層提供了端到端的可靠的信息傳遞。傳輸層主要功能有連接管理、流量控制、差錯(cuò)檢測(cè)、對(duì)用戶請(qǐng)求的響應(yīng)。傳輸服務(wù)有兩種類型：TCP提供面向連接的服務(wù)、UDP提供無(wú)連接的服務(wù)。端口有兩種：熟知端口和動(dòng)態(tài)端口，傳輸層通過(guò)端口號(hào)來(lái)區(qū)別應(yīng)用層的服務(wù)。TCP提供面向連