數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)7

1、第第5 5章章 傳輸層傳輸層 UDP 用戶數(shù)據(jù)報傳輸協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報傳輸協(xié)議 TCP 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議最重要的概念：最重要的概念：進程，端口號，套接字，連接進程，端口號，套接字，連接數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT2l本章要回答的問題本章要回答的問題1、計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性是如何解決的？、計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性是如何解決的？2、為什么說、為什么說TCP/IP不能分離？不能分離？3、TCP連接的含義是什么？連接的含義是什么？第 5 章 傳輸層wenzhanSchool of Communica

2、tion Engineering, CUIT3第第5 5章章 傳輸層傳輸層l本次課程的前言本次課程的前言1 1、IPIP數(shù)據(jù)包達到某個主機后提交給誰數(shù)據(jù)包達到某個主機后提交給誰？2 2、IPIP數(shù)據(jù)包根據(jù)什么來提交給相應(yīng)的進程數(shù)據(jù)包根據(jù)什么來提交給相應(yīng)的進程？wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT41 1、從源主機傳輸?shù)浇邮罩鳈C；、從源主機傳輸?shù)浇邮罩鳈C； (服務(wù)器服務(wù)器/PC/路由器路由器) ；2 2、源主機的數(shù)據(jù)從哪里來？、源主機的數(shù)據(jù)從哪里來？3 3、接收主機收到數(shù)據(jù)后又交給誰？、接收主機收到數(shù)據(jù)后又交給誰？4 4、如你的機器同時

3、有多個應(yīng)用，依據(jù)什么來交？、如你的機器同時有多個應(yīng)用，依據(jù)什么來交？5 5、傳輸?shù)墓δ苁鞘裁?？、傳輸?shù)墓δ苁鞘裁矗繑?shù)據(jù)傳輸?shù)哪康氖鞘裁?？?5 章 傳輸層wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT5運輸層協(xié)議概述 l 從通信和信息處理的角度看，運輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信從通信和信息處理的角度看，運輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最低層。低層。 物理層網(wǎng)絡(luò)層運輸層應(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wenzhanSch

4、ool of Communication Engineering, CUIT6運輸層為相互通信的應(yīng)用進程提供了邏輯通信 主機 A主機 B路由器 1路由器 2LAN2WANAP1AP2LAN1IP 協(xié)議的作用范圍運輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 的作用范圍AP3AP4wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT754321運輸層提供應(yīng)用進程間的邏輯通信主機 A主機 B應(yīng)用進程應(yīng)用進程路由器 1路由器 2LAN2WANAP1AP2IP 層LAN1端口端口54321IP 協(xié)議的作用范圍運輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 的作用范圍AP3AP1AP3AP4

5、AP2AP4運輸層為相互通信的應(yīng)用進程提供了邏輯通信* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT8應(yīng)用進程之間的通信l 兩個主機進行通信實際上就是兩個主機中的應(yīng)用進程兩個主機進行通信實際上就是兩個主機中的應(yīng)用進程互相通信。互相通信。 l 應(yīng)用進程之間的通信又稱為應(yīng)用進程之間的通信又稱為端到端的通信端到端的通信。 l 運輸層的一個很重要的功能就是運輸層的一個很重要的功能就是復(fù)用復(fù)用和和分用分用。應(yīng)用層。應(yīng)用層不同進程不同進程的報文通過的報文通過不同的端口不同的端口向下交到運輸層，再向下交到運輸層，再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。往下就共用網(wǎng)絡(luò)

6、層提供的服務(wù)。l “運輸層提供應(yīng)用進程間的運輸層提供應(yīng)用進程間的邏輯通信邏輯通信”?！斑壿嬐ㄐ胚壿嬐ㄐ拧钡囊馑际牵哼\輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送的意思是：運輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送數(shù)據(jù)。但事實上這兩個運輸層之間并沒有一條水平方數(shù)據(jù)。但事實上這兩個運輸層之間并沒有一條水平方向的物理連接。向的物理連接。wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT9運輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要區(qū)別 應(yīng)用進程應(yīng)用進程IP 協(xié)議的作用范圍（提供主機之間的邏輯通信）TCP 和 UDP 協(xié)議的作用范圍（提供進程之間的邏輯通信）因 特 網(wǎng)wenzhanSch

7、ool of Communication Engineering, CUIT10運輸層向上提供可靠的和不可靠的邏輯通信信道 ？應(yīng)用層運輸層發(fā)送進程接收進程接收進程數(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)送進程wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT11TCP/IP的運輸層有兩個不同的協(xié)議：的運輸層有兩個不同的協(xié)議：(1)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP (User Datagram Protocol)(2) 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議 TCP (Transmission Control Protoc

8、ol)TCP/IP 體系中的運輸層運輸層中的兩個協(xié)議wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT12l 兩個對等運輸實體在通信時傳送的數(shù)據(jù)單位叫作兩個對等運輸實體在通信時傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運輸協(xié)議運輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元 TPDU (Transport Protocol Data Unit)。l TCP 傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是 TCP 報文段報文段(segment)l UDP 傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是 UDP 報文報文或或用戶數(shù)據(jù)報用戶數(shù)據(jù)報(Datagram)。 TCP 與 UDP wenzhanSchoo

9、l of Communication Engineering, CUIT13TCP/IP 體系中的運輸層協(xié)議* TCPUDPIP應(yīng)用層與各種網(wǎng)絡(luò)接口運輸層wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT14TCP 與 UDP功能* l UDP 解決上層解決上層通信進程對通信進程對之間的數(shù)據(jù)傳輸，提供不提之間的數(shù)據(jù)傳輸，提供不提供可靠交付。供可靠交付。l TCP 解決上層解決上層通信進程對通信進程對之間的數(shù)據(jù)傳輸，提供提供之間的數(shù)據(jù)傳輸，提供提供可靠交付?？煽拷桓丁?l 可靠交付：可靠交付：1）不差錯；）不差錯；2）不丟失；）不丟失；3）不亂序；）

10、不亂序；4）不重復(fù)）不重復(fù)wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT15TCP 與 UDP* l UDP 在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的運輸在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的運輸層在收到層在收到 UDP 報文后，不需要給出任何確認。雖然報文后，不需要給出任何確認。雖然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情況下不提供可靠交付，但在某些情況下 UDP 是一種是一種最有效的工作方式。最有效的工作方式。l TCP 則提供則提供面向連接面向連接的服務(wù)。的服務(wù)。TCP 不提供廣播或多播不提供廣播或多播服務(wù)。由于服務(wù)。由于 TCP 要提供可靠的

11、、面向連接的運輸服務(wù)，要提供可靠的、面向連接的運輸服務(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)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資源。據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理機資源。 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT16還要強調(diào)兩點 l 運輸層的運輸層的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報與網(wǎng)際層的用戶數(shù)據(jù)報與網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)報有很大數(shù)據(jù)報有很大區(qū)別。區(qū)別。pIP 數(shù)據(jù)報要經(jīng)過互連網(wǎng)中許多路由器的存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報要經(jīng)過互連網(wǎng)中許多路由器的存儲轉(zhuǎn)發(fā)pUDP 用戶數(shù)據(jù)報指提供給應(yīng)用層進程的數(shù)

12、據(jù)是獨立用戶數(shù)據(jù)報指提供給應(yīng)用層進程的數(shù)據(jù)是獨立的分組的分組l TCP 報文段是在運輸層抽象的端到端邏輯通道中傳送報文段是在運輸層抽象的端到端邏輯通道中傳送p可靠的全雙工通道可靠的全雙工通道p不清楚具體的轉(zhuǎn)發(fā)過程不清楚具體的轉(zhuǎn)發(fā)過程wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT171 1、地址標記只有、地址標記只有IPIP地址夠了嗎？為什么？地址夠了嗎？為什么？2 2、端口號碼、端口號碼 ；3 3、源進程占用的、源進程占用的 源源端口端口；4 4、目的進程占用的、目的進程占用的 目的目的端口端口；傳輸層（UDP、TCP）依據(jù)什么來把數(shù)據(jù)提交給應(yīng)

13、用？第 5 章 傳輸層wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT18端口的概念*l 端口就是運輸層服務(wù)訪問點端口就是運輸層服務(wù)訪問點 。l 端口的作用就是讓應(yīng)用層的各種應(yīng)用進程都能將其數(shù)據(jù)通端口的作用就是讓應(yīng)用層的各種應(yīng)用進程都能將其數(shù)據(jù)通過端口向下交付給運輸層，以及讓運輸層知道應(yīng)當(dāng)將其報過端口向下交付給運輸層，以及讓運輸層知道應(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)的進程。文段中的數(shù)據(jù)向上通過端口交付給應(yīng)用層相應(yīng)的進程。l 從這個意義上講，端口是用來標志應(yīng)用層的進程。從這個意義上講，端口是用來標志應(yīng)用層的進程。 wenzhanS

14、chool of Communication Engineering, CUIT19端口在進程之間的通信中所起的作用 應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層TCP 報文段UDP用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用進程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wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT20端口* l 端口用一個端口用一個 16 bit 端口號進行標志。端口號進行標志。l 端口號只端口號只具有本地意義具有本地意義，即端口號只是為了標志本計算，即端口號只是為了標志

15、本計算機應(yīng)用層中的各進程。在因特網(wǎng)中不同計算機的相同端機應(yīng)用層中的各進程。在因特網(wǎng)中不同計算機的相同端口號是沒有聯(lián)系的?？谔柺菦]有聯(lián)系的。wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT21兩類端口* l 一類是熟知端口，其數(shù)值一般為一類是熟知端口，其數(shù)值一般為 01023。當(dāng)一種新的。當(dāng)一種新的應(yīng)用程序出現(xiàn)時，必須為它指派一個熟知端口。應(yīng)用程序出現(xiàn)時，必須為它指派一個熟知端口。l 另一類則是一般端口，用來隨時分配給請求通信的客另一類則是一般端口，用來隨時分配給請求通信的客戶進程。戶進程。 wenzhanSchool of Communicati

16、on Engineering, CUIT22插口(socket) *l TCP 使用使用“連接連接”(而不僅僅是而不僅僅是“端口端口”)作為最作為最基本的抽象，同時將基本的抽象，同時將 TCP 連接的端點稱為連接的端點稱為插口插口(socket)，或，或套接字套接字、套接口套接口。l 插口和端口、插口和端口、IP 地址的關(guān)系是：地址的關(guān)系是： IP 地址131.6.23.13 端口號1500 131.6.23.13, 1500插口(socket)wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT23TCP編程lTCP編程的服務(wù)器端一般步驟是：編程的

17、服務(wù)器端一般步驟是：1 1、創(chuàng)建一個、創(chuàng)建一個socketsocket，用函數(shù)，用函數(shù)socket()socket()；2 2、設(shè)置、設(shè)置socketsocket屬性，用函數(shù)屬性，用函數(shù)setsockoptsetsockopt(); (); * * 可選可選3 3、綁定、綁定IPIP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socketsocket上，用函數(shù)上，用函數(shù)bind();bind();4 4、開啟監(jiān)聽，用函數(shù)、開啟監(jiān)聽，用函數(shù)listen()listen()；5 5、接收客戶端上來的連接，用函數(shù)、接收客戶端上來的連接，用函數(shù)accept()accept()；6 6、收發(fā)數(shù)據(jù)，用函數(shù)、收發(fā)數(shù)

18、據(jù)，用函數(shù)send()send()和和recvrecv()()，者，者read()read()和和write();write();7 7、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；8 8、關(guān)閉監(jiān)聽；、關(guān)閉監(jiān)聽；lTCP編程的客戶端一般步驟是：編程的客戶端一般步驟是：1 1、創(chuàng)建一個、創(chuàng)建一個socketsocket，用函數(shù)，用函數(shù)socket()socket()；2 2、設(shè)置、設(shè)置socketsocket屬性，用函數(shù)屬性，用函數(shù)setsockoptsetsockopt();();* * 可選可選3 3、綁定、綁定IPIP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socketsocket上，用函數(shù)上，用函數(shù)bin

19、d();bind();* * 可可選選4 4、設(shè)置要連接的對方的、設(shè)置要連接的對方的IPIP地址和端口等屬性；地址和端口等屬性；5 5、連接服務(wù)器，用函數(shù)、連接服務(wù)器，用函數(shù)connect()connect()；6 6、收發(fā)數(shù)據(jù)，用函數(shù)、收發(fā)數(shù)據(jù)，用函數(shù)send()send()和和recvrecv()()，或者，或者read()read()和和write();write();7 7、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT24UDP編程lUDP編程的服務(wù)器端一般步驟是：編程的服務(wù)器端一般步驟是：1 1、創(chuàng)建一

20、個、創(chuàng)建一個socketsocket，用函數(shù)，用函數(shù)socket()socket()；2 2、設(shè)置、設(shè)置socketsocket屬性，用函數(shù)屬性，用函數(shù)setsockoptsetsockopt();();* * 可選可選3 3、綁定、綁定IPIP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socketsocket上，用函數(shù)上，用函數(shù)bind();bind();4 4、循環(huán)接收數(shù)據(jù)，用函數(shù)、循環(huán)接收數(shù)據(jù)，用函數(shù)recvfromrecvfrom();();5 5、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；lUDP編程的客戶端一般步驟是：編程的客戶端一般步驟是：1、創(chuàng)建一個、創(chuàng)建一個socket，用函數(shù)，用函數(shù)sock

21、et()；2、設(shè)置、設(shè)置socket屬性，用函數(shù)屬性，用函數(shù)setsockopt();* 可選可選3、綁定、綁定IP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socket上，用函數(shù)上，用函數(shù)bind();* 可選可選4、設(shè)置對方的、設(shè)置對方的IP地址和端口等屬性地址和端口等屬性;5、發(fā)送數(shù)據(jù)，用函數(shù)、發(fā)送數(shù)據(jù)，用函數(shù)sendto();6、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接；、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接； wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT25用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP UDP 概述* lUDP 只在只在 IP 的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點的功能，的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點

22、的功能，即端口的功能和差錯檢測的功能。即端口的功能和差錯檢測的功能。l雖然雖然 UDP 用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付，但用戶數(shù)據(jù)報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。在某些方面有其特殊的優(yōu)點。p發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接pUDP 的主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。的主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。pUDP 用戶數(shù)據(jù)報只有用戶數(shù)據(jù)報只有8個字節(jié)的首部開銷。個字節(jié)的首部開銷。p網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。這網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。這對某些實時應(yīng)用是很重要的。對某些實時應(yīng)用是很重要的。 wenzhanSchool o

23、f Communication Engineering, CUIT26UDP 用戶數(shù)據(jù)報的首部格式* 數(shù) 據(jù)首 部IP 數(shù)據(jù)報UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017字節(jié)44112源端口目的端口長 度檢驗和2222偽首部12字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT27偽首部源端口目的端口長 度檢驗和數(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

24、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)。 UDP 用戶數(shù)據(jù)報的首部格式* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT28偽首部源端口目的端口長 度檢驗和數(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)報在計算檢驗和時，臨時把“偽首部”和 UDP 用戶數(shù)據(jù)報連接在一起。偽首部僅僅是為了計算檢驗和。UDP 用戶數(shù)據(jù)報的首部格式* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT29計算 UD

25、P 檢驗和的例子 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（檢驗和）01010100 01000101 數(shù)據(jù)01010011 01010100 數(shù)據(jù)01001001 01001110 數(shù)據(jù)01000111

26、 00000000 數(shù)據(jù)和 0（填充）10010110 11101011 求和得出的結(jié)果01101001 00010100 檢驗和 153.19.8.104171.3.14.1112 字節(jié)偽首部8 字節(jié)UDP 首部7 字節(jié)數(shù)據(jù)填充按二進制反碼運算求和將得出的結(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 0wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT301 1、順序號、順序號 每個字節(jié)一個順序號；每個字節(jié)一個順序號；2 2、應(yīng)答號、應(yīng)答號 表示該應(yīng)答號以前的都正確收到？表示該應(yīng)答號以前的都

27、正確收到？3 3、接收窗口、接收窗口 流控制流控制4 4、發(fā)送窗口、發(fā)送窗口 流控制流控制5 5、一個分組內(nèi)的字節(jié)公用一個時鐘、一個分組內(nèi)的字節(jié)公用一個時鐘 超時重新發(fā)送超時重新發(fā)送TCP如何實現(xiàn)可靠性？第 5 章 傳輸層wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT31傳輸控制協(xié)議 TCP TCP 概述* 端口發(fā)送 TCP 報文段TCPTCP接收緩存發(fā)送緩存報文段報文段報文段端口發(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)用進程應(yīng)用進程wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT3

28、2TCP-TCP報文段結(jié)構(gòu)-TCP連接的順序號控制-TCP連接的建立和關(guān)閉第 5章 傳輸層wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT3332 bit比特 0 8 16 24 31TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段IP 數(shù)據(jù)部分IP 首部TCP首部20 字節(jié)的固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充發(fā)送在前傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineerin

29、g, CUIT34TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 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)。端口是運輸層與應(yīng)用層的服務(wù)接口。運輸層的復(fù)用和分用功能都要通過端口才能實現(xiàn)。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT35TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號

30、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。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT36TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充確認號字段占 4 字節(jié)，是期望收到對方的下一

31、個報文段的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT37TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充數(shù)據(jù)偏移占 4 bit，它指出 TCP 報文段的首部長度?！皵?shù)據(jù)偏移”的單位不是字節(jié)而是 32 bit 字（4 字節(jié)為計算單位）。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication En

32、gineering, CUIT38TCP數(shù)據(jù)長度是怎么計算的？第5章 傳輸層TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段IP 數(shù)據(jù)部分IP 首部IP總長度IP頭長TCP頭長(數(shù)據(jù)偏移)? wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT39TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充保留字段占 6 bit，保留為今后使用，但目前應(yīng)置為 0。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSc

33、hool of Communication Engineering, CUIT40TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31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))。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT41TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢

34、驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充緊急指針字段 占 16 bit。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。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT42TCP數(shù)據(jù)長度是怎么計算的？第 5 章 傳輸層TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段IP 數(shù)據(jù)部分IP 首部IP總長度IP頭長TCP頭長(數(shù)據(jù)偏移)URG=1緊急數(shù)據(jù)緊急數(shù)據(jù)wenzhanSchool of Communi

35、cation Engineering, CUIT43TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充確認比特 ACK 只有當(dāng) ACK 1 時確認號字段才有效。當(dāng) ACK 0 時，確認號無效。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT44TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口

36、確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31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)用進程，而不再等到整個緩存都填滿了后再向上交付。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT45TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充復(fù)位比特 RST (ReSeT

37、) 當(dāng) RST 1 時，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴重差錯（如由于主機崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運輸連接。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT46TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31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。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchoo

38、l of Communication Engineering, CUIT47TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31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，并要求釋放運輸連接。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT48TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和

39、選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充窗口字段 占 2 字節(jié)。窗口字段用來控制對方發(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，然后通知對方以確定對方的發(fā)送窗口的上限。傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT49TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSY

40、NRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充檢驗和 占 2 字節(jié)。檢驗和字段檢驗的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計算檢驗和時，要在 TCP 報文段的前面加上 12 字節(jié)的偽首部。傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT50TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充選項字段 長度可變。TCP 只規(guī)定了一種選項，即最大報文段長度 M

41、SS (Maximum Segment Size)。MSS 告訴對方 TCP：“我的緩存所能接收的報文段的數(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。wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT51TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充填充字段 這是為了使整個首部長度是 4

42、 字節(jié)的整數(shù)倍。 傳輸控制協(xié)議 TCP 首部 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT52可靠傳輸-停等協(xié)議-連續(xù)ARQ第 5 章 傳輸層wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT535.3 可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?(a) 無差錯情況A發(fā)送 M1確認 M1B發(fā)送 M2發(fā)送 M3確認 M2確認 M3A發(fā)送 M1B超時重傳 M1發(fā)送 M2確認 M1丟棄有差錯的報文(b) 超時重傳tttt停止等待協(xié)議 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUI

43、T54確認丟失和確認遲到 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 M1(a) 確認丟失確認 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M1(b) 確認遲到確認 M1收下遲到的確認但什么也不做tttt停止等待協(xié)議* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT55可靠通信的實現(xiàn)*確認和重傳機制確認和重傳機制 在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)可靠的通信在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)可靠的通信； 自動重傳請求自動重傳請求ARQ (Automatic Repeat reQuest)。問題：問題：停止等待協(xié)議降低了信道

44、利用率，如何解停止等待協(xié)議降低了信道利用率，如何解決？決？wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT56連續(xù) ARQ 協(xié)議*l 發(fā)送端發(fā)送端在發(fā)送完一個分組后，不是停下來等待確在發(fā)送完一個分組后，不是停下來等待確認，而是可以連續(xù)再發(fā)送分組。認，而是可以連續(xù)再發(fā)送分組。l 如果這時如果這時發(fā)送端發(fā)送端收到了接收端發(fā)來的確認幀，那收到了接收端發(fā)來的確認幀，那么還可以接著發(fā)送分組。么還可以接著發(fā)送分組。l 由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了。了。 wenzhanSchool of Communi

45、cation Engineering, CUIT57連續(xù) ARQ 協(xié)議的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重傳 DATA2重傳 DATA3ACK1ACK2ACK1 確認 DATA0ACK2 確認 DATA1DATA2 出錯，丟棄DATA3 不按序，丟棄，重傳 ACK2DATA4 不按序，丟棄，重傳 ACK2DATA5 不按序，丟棄，重傳 ACK2ACK3ACK3 確認 DATA2ACK4 確認 DATA3ACK4重傳 DATA5重傳 DATA4超時重傳時間ABtout送交上層送交上層?ACK2ACK2ACK2wenzhanSchool of Communic

46、ation Engineering, CUIT58(1) 按序按序 接收接收(2) 設(shè)置設(shè)置 超時計時器超時計時器(3) ACKn 表示表示 確認確認 n-1 號分組號分組(4) 連續(xù)連續(xù) 發(fā)送（包括重新連續(xù)發(fā)送）發(fā)送（包括重新連續(xù)發(fā)送）連續(xù) ARQ 協(xié)議的工作原理* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT59ARQ-Automatic Request for Repeat 這個方法還存在什么問題？1 1、浪費信道！、浪費信道！2 2、完全不顧接收端、完全不顧接收端 的能力！的能力！DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DA

47、TA5重傳 DATA2重傳 DATA3ACK1ACK2ACK3ACK4重傳 DATA5重傳 DATA4超時重傳時間ABtout?ACK2ACK2ACK2wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT60滑動窗口的概念*l 發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口發(fā)送窗口和和接收窗口接收窗口 。l 發(fā)送窗口用來對發(fā)送端進行發(fā)送窗口用來對發(fā)送端進行流量控制流量控制。l 發(fā)送窗口的發(fā)送窗口的大小大小 WT 代表在還沒有收到對方確認信代表在還沒有收到對方確認信息的情況下發(fā)送端息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送最多可以發(fā)送多少個分組多少個分組。 w

48、enzhanSchool of Communication Engineering, CUIT61連續(xù) ARQ 協(xié)議* 01234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些分組允許發(fā)送 5 個分組(a)01234567012不允許發(fā)送這些分組還允許發(fā)送 4 個分組WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些分組WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些分組還允許發(fā)送 3 個分組WT已發(fā)送 已發(fā)送并已收到確認(d)wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT62接收端設(shè)置接收窗口* l 在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號在接收端

49、只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號落入接落入接收窗口內(nèi)收窗口內(nèi)才允許將該分組收下。才允許將該分組收下。 l 若接收到的分組落在若接收到的分組落在接收窗口之外接收窗口之外，則一律將其，則一律將其丟棄。丟棄。 l 在連續(xù)在連續(xù) ARQ 協(xié)議中，接收窗口的大小協(xié)議中，接收窗口的大小 WR = 1。p只有當(dāng)收到分組的序號與接收窗口一致時才能接收。否則，就丟棄它。p每收到一個序號正確的分組，接收窗口就向前（即向右方）滑動一個分組的位置。同時發(fā)送對該幀的確認。 wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT63不允許接收這些分組01234567012WR準備接收

50、 0 號分組(a)不允許接收這些分組01234567012WR準備接收 1 號分組已收到(b)不允許接收這些分組01234567012WR準備接收 4 號分組已收到(c)連續(xù) ARQ 協(xié)議 *wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT64課堂練習(xí)*l P221l 5-21wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT65TCP-TCP報文段結(jié)構(gòu)-TCP連接的順序號控制-TCP連接的建立和關(guān)閉第 5 章 傳輸層wenzhanSchool of Communication Engineering

51、, CUIT6632 bit比特 0 8 16 24 31TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段IP 數(shù)據(jù)部分IP 首部TCP首部20 字節(jié)的固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號 - 該報文的數(shù)據(jù)部分的第一個字節(jié)的順序號緊 急 指 針窗 口保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充發(fā)送在前其它字節(jié)(第n個)的數(shù)據(jù)號呢?序號+n傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT6732 bit比特 0 8 16 24 31TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段I

52、P 數(shù)據(jù)部分IP 首部TCP首部20 字節(jié)的固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號 - 該報文的數(shù)據(jù)部分的第一個字節(jié)的順序號緊 急 指 針窗 口確 認 號 表示接收端希望接收的第一個字節(jié)的順序號保 留FINSYNRSTPSHACKURG填 充發(fā)送在前傳輸控制協(xié)議 TCP 首部* wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT68TCP 的流量控制與擁塞控制的流量控制與擁塞控制滑動窗口的概念滑動窗口的概念l TCP 采用大小可變的滑動窗口進行流量控制。窗口大小的單采用大小可變的滑動窗口進行流量控制。窗口

53、大小的單位是位是字節(jié)字節(jié)。（。（一對進程之間一對進程之間）發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端已發(fā)已確認已發(fā)已確認已發(fā)未確認已發(fā)未確認可發(fā)未發(fā)可發(fā)未發(fā)不可以發(fā)送不可以發(fā)送已接收已確認已接收已確認可以接收可以接收不可以接收不可以接收接收窗口接收窗口發(fā)送窗口發(fā)送窗口wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT69收到確認即可前移1002003004005006007008009001012013014015016017018011發(fā)送窗口可發(fā)送不可發(fā)送指針l 發(fā)送端要發(fā)送發(fā)送端要發(fā)送 900 字節(jié)長的數(shù)據(jù)，劃分為字節(jié)長的數(shù)據(jù)，劃分為 9 個個 100 字字節(jié)

54、長的報文段，而發(fā)送窗口確定為節(jié)長的報文段，而發(fā)送窗口確定為 500 字節(jié)。字節(jié)。l 發(fā)送端只要收到了對方的確認，發(fā)送窗口就可前移。發(fā)送端只要收到了對方的確認，發(fā)送窗口就可前移。l 發(fā)送發(fā)送 TCP 要維護一個指針。每發(fā)送一個報文段，指針要維護一個指針。每發(fā)送一個報文段，指針就向前移動一個報文段的距離。就向前移動一個報文段的距離。TCP 的流量控制與擁塞控制的流量控制與擁塞控制滑動窗口的概念滑動窗口的概念*wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT70收到確認即可前移10020030040050060070080090010120130140

55、15016017018011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l 發(fā)送端已發(fā)送了發(fā)送端已發(fā)送了 400 字節(jié)的數(shù)據(jù)，但只收到對前字節(jié)的數(shù)據(jù)，但只收到對前 200 字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，同時窗口大小不變。同時窗口大小不變。l 現(xiàn)在發(fā)送端還可發(fā)送現(xiàn)在發(fā)送端還可發(fā)送 300 字節(jié)。字節(jié)。 已發(fā)送并被確認已發(fā)送但未被確認TCP 的流量控制與擁塞控制的流量控制與擁塞控制滑動窗口的概念滑動窗口的概念*wenzhanSchool of Communication Engin

56、eering, CUIT711002003004005006007008009001012013014015016017018011已發(fā)送并被確認已發(fā)送但未被確認可發(fā)送不可發(fā)送指針1002003004005006007008009001012013014015016017018011已發(fā)送并被確認可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送窗口前移發(fā)送窗口縮小l 發(fā)送端收到了對方對前發(fā)送端收到了對方對前 400 字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，但對方通知發(fā)送端必須把字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，但對方通知發(fā)送端必須把窗口減小到窗口減小到 400 字節(jié)。字節(jié)。l 現(xiàn)在發(fā)送端最多還可發(fā)送現(xiàn)在發(fā)送端最多還可發(fā)送 400 字節(jié)的數(shù)據(jù)。字節(jié)的數(shù)據(jù)。 TC

57、P 的流量控制與擁塞控制的流量控制與擁塞控制滑動窗口的概念滑動窗口的概念*wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT72利用可變窗口大小進行流量控制雙方確定的窗口值是 400 SEQ = 1SEQ = 201SEQ = 401SEQ = 301SEQ = 101SEQ = 501ACK = 201, WIN = 300ACK = 601, WIN = 0ACK = 501, WIN = 200主機 A主機 B允許 A 再發(fā)送 300 字節(jié)（序號 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 301 至 50

58、0）A 還能發(fā)送 300 字節(jié)A 還能發(fā)送 100 字節(jié)（序號 401 至 500）A 超時重發(fā)，但不能發(fā)送序號 500 以后的數(shù)據(jù)允許 A 再發(fā)送 200 字節(jié)（序號 501 至 700）A 還能發(fā)送 100 字節(jié)（序號 501 至 700）不允許 A 再發(fā)送（到序號 600 的數(shù)據(jù)都已收到）SEQ = 201丟失！wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT73作業(yè)l P221l 5-23wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT74慢開始和擁塞避免（自學(xué)）l 發(fā)送端的主機在確定發(fā)送報

59、文段的速率時，既要根據(jù)接收端發(fā)送端的主機在確定發(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。的接收能力，又要從全局考慮不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。l 通知窗口通知窗口(接收端窗口接收端窗口rwnd)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是來自接收端的流量控制。接收端將此窗口值放在 TCP 報報文的首部中的窗口字段，傳送給發(fā)送端。文的首部中的窗口字段，傳送給發(fā)送端。l 擁塞窗口擁塞窗口cwnd (congestion widow)是發(fā)送端根據(jù)自己估計的網(wǎng)絡(luò)擁

60、塞程度而設(shè)置的窗口值，是是發(fā)送端根據(jù)自己估計的網(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。來自發(fā)送端的流量控制。wenzhanSchool of Communication Engineering, CUIT75發(fā)送窗口的上限值l 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 和擁和擁塞窗口塞窗口 cwnd 這兩個變量中較小的一個，即應(yīng)按以下公式確這兩個變量中較小的一個，即應(yīng)按以下公式確定：定：l 發(fā)送窗口發(fā)送窗口 = Min通知窗口通知窗口,擁塞窗口擁塞窗口 (7-1)l 當(dāng)當(dāng) rwnd cwnd 時，是接收端的接收能力限制發(fā)送窗口的