第6章 傳輸層

1、第第5章章 運(yùn)輸層運(yùn)輸層o 5.1 運(yùn)輸層概述運(yùn)輸層概述o 5.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDPo 5.3 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議TCP5.1 運(yùn)輸層概述運(yùn)輸層概述o運(yùn)輸層是運(yùn)輸層是TCP/IP協(xié)議中的第協(xié)議中的第3層，層，OSI模型、原理體系結(jié)構(gòu)模型、原理體系結(jié)構(gòu)中的第中的第4層。層。 1、運(yùn)輸層調(diào)用網(wǎng)際層提供的主機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能，為應(yīng)、運(yùn)輸層調(diào)用網(wǎng)際層提供的主機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能，為應(yīng)用層提供面向連接的和面向非連接的端到端的傳輸服務(wù)；用層提供面向連接的和面向非連接的端到端的傳輸服務(wù)； 2、運(yùn)輸層向應(yīng)用層屏蔽了下層的通信細(xì)節(jié)，它使應(yīng)用層看到的、運(yùn)輸層向應(yīng)用層屏蔽了下層的通信細(xì)

2、節(jié)，它使應(yīng)用層看到的是進(jìn)程之間的邏輯數(shù)據(jù)傳輸通道；是進(jìn)程之間的邏輯數(shù)據(jù)傳輸通道； 3、運(yùn)輸層是、運(yùn)輸層是TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，該層包協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，該層包括面向連接的傳輸控制協(xié)議括面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP，以及面向非連接的用戶數(shù)據(jù)，以及面向非連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議報(bào)協(xié)議UDP。 4、TCP為應(yīng)用層提供一條可靠的、全雙工的、端到端的邏輯通為應(yīng)用層提供一條可靠的、全雙工的、端到端的邏輯通道；道；UDP提供一條不可靠的、全雙工的、端到端邏輯通道。提供一條不可靠的、全雙工的、端到端邏輯通道。5.1 TCP/IP協(xié)議的運(yùn)輸層概述協(xié)議的運(yùn)輸層概述o在傳輸層，在傳輸層，T

3、CP協(xié)議的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為協(xié)議的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為TCP報(bào)文段；而報(bào)文段；而UDP協(xié)議的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為協(xié)議的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為UDP報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。oTCP和和UDP協(xié)議不涉及路由器協(xié)議不涉及路由器 1、在、在TCP和和UDP看來(lái)，下層已經(jīng)提供了一條主機(jī)到主機(jī)的、看來(lái)，下層已經(jīng)提供了一條主機(jī)到主機(jī)的、面向非連接的、不可靠的邏輯通道。因此，面向非連接的、不可靠的邏輯通道。因此，TCP和和UDP都不都不涉及具體的通信子網(wǎng)的技術(shù)細(xì)節(jié)；涉及具體的通信子網(wǎng)的技術(shù)細(xì)節(jié)； 2、該通道的建立是、該通道的建立是IP協(xié)議的職責(zé)。協(xié)議的職責(zé)。oIP協(xié)議通過(guò)協(xié)議通過(guò)IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)主機(jī)，提供了主機(jī)到主

4、機(jī)之間的邏地址來(lái)標(biāo)識(shí)主機(jī)，提供了主機(jī)到主機(jī)之間的邏輯數(shù)據(jù)通道，在此通道之上有多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通訊，這就涉及到輯數(shù)據(jù)通道，在此通道之上有多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通訊，這就涉及到兩個(gè)問(wèn)題：兩個(gè)問(wèn)題： 1、如何標(biāo)識(shí)這些進(jìn)程；、如何標(biāo)識(shí)這些進(jìn)程； 2、如何解決進(jìn)程對(duì)、如何解決進(jìn)程對(duì)IP邏輯通道復(fù)用和分用的問(wèn)題。邏輯通道復(fù)用和分用的問(wèn)題。1、TCP/IP運(yùn)輸層尋址運(yùn)輸層尋址oTCP和和UDP協(xié)議采用端口標(biāo)識(shí)進(jìn)程協(xié)議采用端口標(biāo)識(shí)進(jìn)程 1、為標(biāo)識(shí)傳輸層的端（進(jìn)程），必須引入新的標(biāo)識(shí)、為標(biāo)識(shí)傳輸層的端（進(jìn)程），必須引入新的標(biāo)識(shí)-端口，端端口，端口號(hào)是一個(gè)無(wú)符號(hào)的整數(shù)；口號(hào)是一個(gè)無(wú)符號(hào)的整數(shù)； 2、利用端口號(hào)標(biāo)識(shí)傳輸層的進(jìn)程、

5、利用端口號(hào)標(biāo)識(shí)傳輸層的進(jìn)程（1）端口號(hào)解決了運(yùn)輸層進(jìn)程的識(shí)別問(wèn)題；）端口號(hào)解決了運(yùn)輸層進(jìn)程的識(shí)別問(wèn)題；（2）端口號(hào)也解決了）端口號(hào)也解決了IP邏輯數(shù)據(jù)通道復(fù)用和分用的問(wèn)題；邏輯數(shù)據(jù)通道復(fù)用和分用的問(wèn)題；（3）端口只具有本地意義。）端口只具有本地意義。 3.傳輸層采用傳輸層采用IP地址地址+端口號(hào)的形式表示端端口號(hào)的形式表示端（1）端口號(hào)為）端口號(hào)為16位無(wú)符號(hào)整數(shù)（位無(wú)符號(hào)整數(shù)（0-65535）；）； （2）32位位IP地址加上地址加上16位的端口號(hào)組成了位的端口號(hào)組成了48位的插口或套位的插口或套接字（接字（SOCKET）；）； 例如例如:192.168.1.1:80，192.168.1.1

6、:532、TCP/IP運(yùn)輸層端口的分類運(yùn)輸層端口的分類o端口的分類端口的分類1、服務(wù)器使用的端口號(hào)、服務(wù)器使用的端口號(hào)（1）由）由IANA（因特網(wǎng)指派名字和號(hào)碼公司）負(fù)責(zé)分配的常（因特網(wǎng)指派名字和號(hào)碼公司）負(fù)責(zé)分配的常用的固定使用的周知（特權(quán)、熟知）端口（用的固定使用的周知（特權(quán)、熟知）端口（WELL-KNOW PORT）。）。 0-1023具體定義見(jiàn)具體定義見(jiàn)RFC1700；例如；例如:80、21、53等；等；（2）由）由IANA負(fù)責(zé)管理的登記的端口號(hào)，負(fù)責(zé)管理的登記的端口號(hào)，1024-49151；2、客戶端使用的端口號(hào)、客戶端使用的端口號(hào)又稱短暫（動(dòng)態(tài)、客戶）端口。不需注冊(cè)就可使用，又稱短

7、暫（動(dòng)態(tài)、客戶）端口。不需注冊(cè)就可使用，IANA不保留也不維護(hù)，不保留也不維護(hù)，49152-65535，僅用于客戶進(jìn)程。，僅用于客戶進(jìn)程。o采用采用TCP或或UDP協(xié)議的通信進(jìn)程必須指定端口號(hào)協(xié)議的通信進(jìn)程必須指定端口號(hào)3、TCP/IP運(yùn)輸層的復(fù)用和分用運(yùn)輸層的復(fù)用和分用端口端口m端口端口n應(yīng)用進(jìn)程一應(yīng)用進(jìn)程一應(yīng)用進(jìn)程二應(yīng)用進(jìn)程二TCP/UDPIP端口端口o端口端口p應(yīng)用進(jìn)程三應(yīng)用進(jìn)程三應(yīng)用進(jìn)程四應(yīng)用進(jìn)程四TCP/UDPIP網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層 IP地址地址端口號(hào)端口號(hào)多個(gè)端多個(gè)端口復(fù)用口復(fù)用到一個(gè)到一個(gè)IP上上從一從一IP上分用上分用到多個(gè)到多個(gè)端口上端口上5.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)

8、議UDPoUDP協(xié)議是協(xié)議是TCP/IP協(xié)議傳輸層的協(xié)議協(xié)議傳輸層的協(xié)議 1、該協(xié)議向應(yīng)用層提供不可靠的、面向非連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；、該協(xié)議向應(yīng)用層提供不可靠的、面向非連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)； 2、該協(xié)議只在、該協(xié)議只在IP數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了端口功能和可選的差錯(cuò)校數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了端口功能和可選的差錯(cuò)校驗(yàn)功能；驗(yàn)功能； 3、因此，、因此，UDP是一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議；是一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議； 4、UDP由由RFC768描述；描述；oUDP協(xié)議的特點(diǎn)協(xié)議的特點(diǎn) 1、在通訊前不需建立連接，數(shù)據(jù)報(bào)盡最大努力交付（無(wú)連接）；、在通訊前不需建立連接，數(shù)據(jù)報(bào)盡最大努力交付（無(wú)連接）； 2、沒(méi)有流量、擁塞控制，不需維護(hù)

9、復(fù)雜的連接狀態(tài)表，首部小，數(shù)、沒(méi)有流量、擁塞控制，不需維護(hù)復(fù)雜的連接狀態(tài)表，首部小，數(shù)據(jù)傳送率高（簡(jiǎn)單）；據(jù)傳送率高（簡(jiǎn)單）； 3、UDP是面向報(bào)文的（保留報(bào)文邊界）；是面向報(bào)文的（保留報(bào)文邊界）； 4、支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信。、支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信。1、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP的復(fù)用和分用的復(fù)用和分用o 利用利用UDP報(bào)文隊(duì)列實(shí)現(xiàn)報(bào)文隊(duì)列實(shí)現(xiàn)IP的復(fù)用的復(fù)用IPUDPUDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文UDP報(bào)文報(bào)文應(yīng)

10、用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程1應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程2應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程3端口端口m端口端口n端口端口p隊(duì)列隊(duì)列隊(duì)列隊(duì)列隊(duì)列隊(duì)列2、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP的格式的格式源端口源端口目的端口目的端口長(zhǎng)度長(zhǎng)度校驗(yàn)和校驗(yàn)和UDP報(bào)文段首部報(bào)文段首部UDP報(bào)文段數(shù)據(jù)報(bào)文段數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)包首部數(shù)據(jù)包首部IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包UDP數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)報(bào)文帶偽首部帶偽首部UDP數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)報(bào)文UDP數(shù)據(jù)報(bào)的首部和偽首部數(shù)據(jù)報(bào)的首部和偽首部2222865507 默認(rèn)值為默認(rèn)值為8192655153、UDP協(xié)議的校驗(yàn)和協(xié)議的校驗(yàn)和oUDP校驗(yàn)和是可選的校驗(yàn)和是可選的1、當(dāng)檢驗(yàn)和字段為、當(dāng)檢驗(yàn)和字段為0時(shí)，不采用

11、差錯(cuò)檢驗(yàn)；時(shí)，不采用差錯(cuò)檢驗(yàn)；2、當(dāng)檢驗(yàn)和字段計(jì)算值為、當(dāng)檢驗(yàn)和字段計(jì)算值為0時(shí)，采用其反碼。時(shí)，采用其反碼。oUDP校驗(yàn)和計(jì)算方法校驗(yàn)和計(jì)算方法 1、不足、不足16位的整數(shù)倍時(shí)，填充位的整數(shù)倍時(shí)，填充0；2、引入、引入12字節(jié)的偽首部；字節(jié)的偽首部；3、填充的、填充的0和引入的偽首部只參與計(jì)算校驗(yàn)和，不真正傳輸。和引入的偽首部只參與計(jì)算校驗(yàn)和，不真正傳輸。o偽首部的格式偽首部的格式 源IP地址（4）目的IP地址（4）0（1）17（1）UDP長(zhǎng)度（2）4、計(jì)算、計(jì)算UDP校驗(yàn)和的報(bào)文格式校驗(yàn)和的報(bào)文格式源源IP地址地址目的目的IP地址地址017UDP長(zhǎng)度長(zhǎng)度偽首部偽首部源端口源端口目的端口目的

12、端口長(zhǎng)度長(zhǎng)度校驗(yàn)和校驗(yàn)和UDP報(bào)文段首部報(bào)文段首部UDP報(bào)文段數(shù)據(jù)報(bào)文段數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)包首部數(shù)據(jù)包首部IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包UDP數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)報(bào)文帶偽首部帶偽首部UDP數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)報(bào)文UDP偽首部偽首部UDP數(shù)據(jù)報(bào)的首部和偽首部數(shù)據(jù)報(bào)的首部和偽首部44112122222865507 默認(rèn)值為默認(rèn)值為8192655155、UDP校驗(yàn)和的計(jì)算算法校驗(yàn)和的計(jì)算算法o 發(fā)送端發(fā)送端1、將全零放入校驗(yàn)和字段；、將全零放入校驗(yàn)和字段； 2、將偽首部與用戶數(shù)據(jù)劃分成、將偽首部與用戶數(shù)據(jù)劃分成16位序列，如果不位序列，如果不是偶數(shù)字節(jié)，填充全是偶數(shù)字節(jié)，填充全0字節(jié)；字節(jié)；3、計(jì)算、計(jì)算16位

13、序列反碼和，寫入校驗(yàn)和字段。位序列反碼和，寫入校驗(yàn)和字段。o 接收端接收端1、針對(duì)偽首部、數(shù)據(jù)以及可能的填充字節(jié)計(jì)算、針對(duì)偽首部、數(shù)據(jù)以及可能的填充字節(jié)計(jì)算16位序列反碼和；位序列反碼和；2.結(jié)果全結(jié)果全1，無(wú)差錯(cuò)；否則，傳輸出錯(cuò)。，無(wú)差錯(cuò)；否則，傳輸出錯(cuò)。6、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP的應(yīng)用的應(yīng)用o UDP適用的場(chǎng)合適用的場(chǎng)合 1、性能比完整性更為重要的數(shù)據(jù)傳輸；、性能比完整性更為重要的數(shù)據(jù)傳輸； 2、簡(jiǎn)短愉快的數(shù)據(jù)傳輸；、簡(jiǎn)短愉快的數(shù)據(jù)傳輸； 3、多播或廣播的數(shù)據(jù)傳輸。、多播或廣播的數(shù)據(jù)傳輸。6、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP的應(yīng)用的應(yīng)用o UDP的典型應(yīng)用的典型應(yīng)用應(yīng)應(yīng)

14、用用應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議運(yùn)輸層協(xié)議運(yùn)輸層協(xié)議名字轉(zhuǎn)換DNSUDP路由選擇協(xié)議RIPUDP網(wǎng)絡(luò)管理SNMPUDP遠(yuǎn)程文件服務(wù)器NFSUDPIP電話專用協(xié)議UDP流式多媒體通信專用協(xié)議UDP多播IGMPUDP5.3 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議TCPo TCP是是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中傳輸層的另外一個(gè)協(xié)體系結(jié)構(gòu)中傳輸層的另外一個(gè)協(xié)議議1、為常見(jiàn)的需要跨越任意互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可靠傳送數(shù)據(jù)、為常見(jiàn)的需要跨越任意互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可靠傳送數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序提供所需的全部功能；的應(yīng)用程序提供所需的全部功能；2、以端口的形式為應(yīng)用進(jìn)程提供傳輸層尋址，并、以端口的形式為應(yīng)用進(jìn)程提供傳輸層尋址，并允許主機(jī)使用這些端口在彼此之間創(chuàng)建連接；

15、允許主機(jī)使用這些端口在彼此之間創(chuàng)建連接；3、采用、采用TCP的應(yīng)用程序可以將數(shù)據(jù)以字節(jié)流的形的應(yīng)用程序可以將數(shù)據(jù)以字節(jié)流的形式傳輸；式傳輸；4、TCP提供的緩沖、流控制以及擁塞控制，提供提供的緩沖、流控制以及擁塞控制，提供了處理非平衡的數(shù)據(jù)交付速率；了處理非平衡的數(shù)據(jù)交付速率；5、TCP是一個(gè)應(yīng)用廣泛的協(xié)議。是一個(gè)應(yīng)用廣泛的協(xié)議。1、傳輸控制協(xié)議、傳輸控制協(xié)議TCP概述概述oTCP是一個(gè)復(fù)雜的協(xié)議是一個(gè)復(fù)雜的協(xié)議 1、該協(xié)議是面向連接的協(xié)議，提供創(chuàng)建、管理和終止連接的功能、該協(xié)議是面向連接的協(xié)議，提供創(chuàng)建、管理和終止連接的功能 （1）字節(jié)流，字節(jié)流沒(méi)有邊界；）字節(jié)流，字節(jié)流沒(méi)有邊界； （2）點(diǎn)

16、對(duì)點(diǎn)傳輸。）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。 2、該協(xié)議提供全雙工的可靠交付的服務(wù)、該協(xié)議提供全雙工的可靠交付的服務(wù) （1）可靠交付使用序號(hào)和確認(rèn)來(lái)保證；）可靠交付使用序號(hào)和確認(rèn)來(lái)保證； （2）序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)傳輸可靠、按序、無(wú)丟失和無(wú)重復(fù)的功能，）序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)傳輸可靠、按序、無(wú)丟失和無(wú)重復(fù)的功能，由于增加了序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制，協(xié)議比較復(fù)雜。由于增加了序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制，協(xié)議比較復(fù)雜。 3、提供復(fù)用、分用和尋址的功能；、提供復(fù)用、分用和尋址的功能； 4、處理應(yīng)用層數(shù)據(jù)、打包并將其傳遞給網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行傳輸；、處理應(yīng)用層數(shù)據(jù)、打包并將其傳遞給網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行傳輸； 5、該協(xié)議提供流控制和擁塞避免特性；、該協(xié)議提供流控制和擁塞避

17、免特性； 7、完整的、完整的TCP在在RFC793、RFC1122、RFC1323中定義。中定義。2、傳輸控制協(xié)議、傳輸控制協(xié)議TCP報(bào)文的格式報(bào)文的格式o TCP報(bào)文段的格式報(bào)文段的格式 1、TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分；報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分； 2、TCP報(bào)文段首部的前報(bào)文段首部的前20字節(jié)是固定的，后面字節(jié)是固定的，后面4N字節(jié)是根據(jù)需要而增加的。字節(jié)是根據(jù)需要而增加的。（1）TCP報(bào)文段是變長(zhǎng)的；報(bào)文段是變長(zhǎng)的；（2）最小長(zhǎng)度為）最小長(zhǎng)度為20字節(jié)；字節(jié)；（3）長(zhǎng)度是）長(zhǎng)度是4的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。 3、TCP報(bào)文段首部包括：源端口和目的端口、序號(hào)、報(bào)文段首部包括：源端口和目的端

18、口、序號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、數(shù)據(jù)偏移、緊急比特等確認(rèn)序號(hào)、數(shù)據(jù)偏移、緊急比特等14項(xiàng)內(nèi)容；這項(xiàng)內(nèi)容；這些內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了些內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了TCP面向連接的可靠交付的服務(wù)功能。面向連接的可靠交付的服務(wù)功能。TCP報(bào)文格式報(bào)文格式源端口源端口目的端口目的端口序號(hào)序號(hào)確認(rèn)號(hào)確認(rèn)號(hào)數(shù)據(jù)偏移數(shù)據(jù)偏移保留保留URGACKPSHRSTSYNFIN窗口窗口校驗(yàn)和校驗(yàn)和緊急指針緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）填充填充TCP首部首部TCP數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分IP首部首部IP數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分32bit015317233、TCP報(bào)文段的序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)報(bào)文段的序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)o TCP的序號(hào)與確認(rèn)號(hào)的計(jì)算的序號(hào)與確認(rèn)號(hào)的計(jì)算 1、TCP

19、利用序號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)字節(jié)流；利用確認(rèn)序號(hào)來(lái)利用序號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)字節(jié)流；利用確認(rèn)序號(hào)來(lái)對(duì)已經(jīng)收到的字節(jié)確認(rèn)，同時(shí)表示接收端期望下次對(duì)已經(jīng)收到的字節(jié)確認(rèn)，同時(shí)表示接收端期望下次收到的數(shù)據(jù)中第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)；收到的數(shù)據(jù)中第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)； 2、字節(jié)流中的每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)序號(hào)；確認(rèn)是對(duì)收、字節(jié)流中的每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)序號(hào)；確認(rèn)是對(duì)收到的數(shù)據(jù)的最高序號(hào)的確認(rèn)。到的數(shù)據(jù)的最高序號(hào)的確認(rèn)。序號(hào)為序號(hào)為101，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為200確認(rèn)序號(hào)為確認(rèn)序號(hào)為301主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)Bmm+1n-1n報(bào)文段序號(hào)報(bào)文段序號(hào)m，長(zhǎng)度，長(zhǎng)度n-m+1；確認(rèn)號(hào)為；確認(rèn)號(hào)為n+13、TCP報(bào)文段的序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)報(bào)文段的序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)o

20、 TCP數(shù)據(jù)報(bào)文中，序號(hào)為數(shù)據(jù)報(bào)文中，序號(hào)為32位的整數(shù)字段。位的整數(shù)字段。 1、不可能出現(xiàn)序號(hào)的重復(fù)；、不可能出現(xiàn)序號(hào)的重復(fù)； 2、確認(rèn)號(hào)也不可能出現(xiàn)重復(fù)。、確認(rèn)號(hào)也不可能出現(xiàn)重復(fù)。o 事實(shí)上，序號(hào)和確認(rèn)號(hào)以事實(shí)上，序號(hào)和確認(rèn)號(hào)以232為模進(jìn)行計(jì)算。為模進(jìn)行計(jì)算。o 另外，由于另外，由于TCP是全雙工的協(xié)議，不必專門是全雙工的協(xié)議，不必專門構(gòu)造確認(rèn)報(bào)文分段，可將對(duì)接收的確認(rèn)放在構(gòu)造確認(rèn)報(bào)文分段，可將對(duì)接收的確認(rèn)放在相反方向的報(bào)文分段中。相反方向的報(bào)文分段中。4、TCP報(bào)文段發(fā)送的時(shí)機(jī)選擇報(bào)文段發(fā)送的時(shí)機(jī)選擇o TCP報(bào)文分段的發(fā)送過(guò)程報(bào)文分段的發(fā)送過(guò)程發(fā)送緩存發(fā)送緩存應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程寫字節(jié)寫

21、字節(jié)TCP發(fā)送緩存發(fā)送緩存應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程讀字節(jié)讀字節(jié)TCP發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端報(bào)文段報(bào)文段報(bào)文段報(bào)文段什么時(shí)候發(fā)送？什么時(shí)候發(fā)送？什么時(shí)候讀??？什么時(shí)候讀?。?、TCP報(bào)文段發(fā)送的時(shí)機(jī)選擇報(bào)文段發(fā)送的時(shí)機(jī)選擇o TCP發(fā)送報(bào)文段的時(shí)機(jī)發(fā)送報(bào)文段的時(shí)機(jī) 1、利用最大報(bào)文段長(zhǎng)度；、利用最大報(bào)文段長(zhǎng)度； 2、TCP的推操作；的推操作； 3、發(fā)送端計(jì)時(shí)器。、發(fā)送端計(jì)時(shí)器。o 一個(gè)極端的情況一個(gè)極端的情況TelnetHost ATerminal BAATCP報(bào)文頭（報(bào)文頭（20）ATCP報(bào)文頭（報(bào)文頭（20）IP包頭（包頭（20）TCP報(bào)文頭（報(bào)文頭（20）TCP報(bào)文頭（報(bào)文頭（20）IP包頭（包

22、頭（20）發(fā)送發(fā)送確認(rèn)確認(rèn)5、極端情況下傳輸效率的分析、極端情況下傳輸效率的分析o 發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要41個(gè)字節(jié)，確認(rèn)個(gè)字節(jié)，確認(rèn)需要需要40個(gè)字節(jié)；個(gè)字節(jié)；o 如果需要回送，還需要發(fā)送如果需要回送，還需要發(fā)送41個(gè)字節(jié)，確個(gè)字節(jié)，確定需要定需要40個(gè)字節(jié)，因此共需個(gè)字節(jié)，因此共需162字節(jié)；字節(jié)；o 這種傳送方法的效率很低，在這種傳送方法的效率很低，在TCP協(xié)議中采協(xié)議中采用用Nagle算法解決上述問(wèn)題。算法解決上述問(wèn)題。6、處理極端情況的、處理極端情況的Nagle算法算法o Nagle算法的基本思想算法的基本思想 1、發(fā)送端應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)送入發(fā)送端、發(fā)送端應(yīng)用程序

23、將數(shù)據(jù)送入發(fā)送端TCP緩存；緩存； 2、將第一個(gè)字符先發(fā)送出去，其他字符緩存；、將第一個(gè)字符先發(fā)送出去，其他字符緩存； 3、接收端收到字符并確認(rèn)；、接收端收到字符并確認(rèn)； 4、發(fā)送端收到確認(rèn)，將所有字符發(fā)送出去，繼續(xù)緩、發(fā)送端收到確認(rèn)，將所有字符發(fā)送出去，繼續(xù)緩存；存； 5、只有收到對(duì)發(fā)送的確認(rèn)后才能繼續(xù)發(fā)送。、只有收到對(duì)發(fā)送的確認(rèn)后才能繼續(xù)發(fā)送。o 在互聯(lián)網(wǎng)上采用的是在互聯(lián)網(wǎng)上采用的是X Windows協(xié)議。協(xié)議。o 糊涂窗口綜合癥問(wèn)題也影響糊涂窗口綜合癥問(wèn)題也影響TCP性能。性能。7、糊涂窗口綜合癥、糊涂窗口綜合癥o 糊涂窗口綜合癥描述糊涂窗口綜合癥描述1、接收端的緩存已滿；、接收端的緩存

24、已滿；2、而交互式的應(yīng)用進(jìn)程一次只從緩存中讀取、而交互式的應(yīng)用進(jìn)程一次只從緩存中讀取1個(gè)個(gè)字符，然后就向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)，并將窗口設(shè)置為字符，然后就向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)，并將窗口設(shè)置為1個(gè)字節(jié)；個(gè)字節(jié)；3、接著發(fā)送端發(fā)來(lái)、接著發(fā)送端發(fā)來(lái)1個(gè)字節(jié)，循環(huán)下去。個(gè)字節(jié)，循環(huán)下去。o 糊涂窗口綜合癥的解決辦法糊涂窗口綜合癥的解決辦法 1、接收端稍后確認(rèn)；、接收端稍后確認(rèn)； 2、發(fā)送端稍積累數(shù)據(jù)報(bào)文。、發(fā)送端稍積累數(shù)據(jù)報(bào)文。8、亂序報(bào)文和緊急數(shù)據(jù)、亂序報(bào)文和緊急數(shù)據(jù)o 收到報(bào)文亂序的解決辦法收到報(bào)文亂序的解決辦法1、拋棄亂序的報(bào)文；、拋棄亂序的報(bào)文；2、緩存亂序的報(bào)文。、緩存亂序的報(bào)文。o 緊急數(shù)據(jù)或帶外數(shù)據(jù)

25、緊急數(shù)據(jù)或帶外數(shù)據(jù)1、URG緊急位；緊急位；2、緊急指針。、緊急指針。9、流量控制與擁塞控制、流量控制與擁塞控制o TCP的流量控制與擁塞控制的流量控制與擁塞控制 1、為提高報(bào)文段的傳輸效率，、為提高報(bào)文段的傳輸效率，TCP采用滑動(dòng)窗口解采用滑動(dòng)窗口解決流量控制問(wèn)題；決流量控制問(wèn)題； 2、TCP報(bào)文段首部的窗口就是給對(duì)方設(shè)置的發(fā)送窗報(bào)文段首部的窗口就是給對(duì)方設(shè)置的發(fā)送窗口大小，既接收端控制發(fā)送端；口大小，既接收端控制發(fā)送端； 3、發(fā)送窗口在連接建立時(shí)有雙方商定，但在通信過(guò)、發(fā)送窗口在連接建立時(shí)有雙方商定，但在通信過(guò)程中，接收端可動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送窗口的大??；程中，接收端可動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送窗口的大?。?4

26、、在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中既要考慮接收段的接收能力，、在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中既要考慮接收段的接收能力，還要考慮網(wǎng)絡(luò)的擁塞現(xiàn)象。還要考慮網(wǎng)絡(luò)的擁塞現(xiàn)象。10、擁塞控制、擁塞控制o 若對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某一資源的需求超過(guò)了該資源所若對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某一資源的需求超過(guò)了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞，能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞，這種情況就叫做擁塞。這種情況就叫做擁塞。o 產(chǎn)生擁塞的條件產(chǎn)生擁塞的條件對(duì)資源的需求對(duì)資源的需求可用資源可用資源o 擁塞控制就是防止過(guò)多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中，擁塞控制就是防止過(guò)多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不致過(guò)載。這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不致過(guò)載。要求網(wǎng)絡(luò)

27、能夠承受現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，這是一要求網(wǎng)絡(luò)能夠承受現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，這是一個(gè)全局過(guò)程。個(gè)全局過(guò)程。（1）擁塞控制所起的作用）擁塞控制所起的作用吞吐量吞吐量提供的負(fù)載提供的負(fù)載輕度輕度擁塞擁塞擁塞擁塞死鎖死鎖無(wú)擁塞控制無(wú)擁塞控制實(shí)際的擁塞控制實(shí)際的擁塞控制理想的擁塞控制理想的擁塞控制（2）擁塞控制的策略）擁塞控制的策略o 從控制論的角度來(lái)看，擁塞控制包括開(kāi)環(huán)控制和閉從控制論的角度來(lái)看，擁塞控制包括開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。環(huán)控制。o 開(kāi)環(huán)控制是指在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)就事先將有關(guān)發(fā)生擁塞開(kāi)環(huán)控制是指在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)就事先將有關(guān)發(fā)生擁塞的因素考慮周到，力求網(wǎng)絡(luò)在工作時(shí)不產(chǎn)生擁塞。的因素考慮周到，力求網(wǎng)絡(luò)在工作時(shí)不產(chǎn)生擁塞。

28、o 閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念，屬于閉環(huán)控制的閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念，屬于閉環(huán)控制的有以下幾種措施。有以下幾種措施。1、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以便檢測(cè)到擁塞在何時(shí)、何處發(fā)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以便檢測(cè)到擁塞在何時(shí)、何處發(fā)生；生；2、把擁塞發(fā)生的信息傳送到可采取行動(dòng)的地方；、把擁塞發(fā)生的信息傳送到可采取行動(dòng)的地方；3、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行以解決出現(xiàn)的問(wèn)題。、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行以解決出現(xiàn)的問(wèn)題。（3）擁塞的檢測(cè)）擁塞的檢測(cè)o 首先需要獲得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流量分布的信息。首先需要獲得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流量分布的信息。o 檢測(cè)擁塞的主要參數(shù)有。檢測(cè)擁塞的主要參數(shù)有。1、由于缺少緩存空間而被丟棄的分組的百、由于缺少緩存空間而被丟棄的

29、分組的百分?jǐn)?shù)；分?jǐn)?shù)；2、平均隊(duì)列長(zhǎng)度；、平均隊(duì)列長(zhǎng)度；3、超時(shí)重傳的分組數(shù)；、超時(shí)重傳的分組數(shù)；4、平均分組時(shí)延；、平均分組時(shí)延；5、分組時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)差。、分組時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)差。（4）TCP擁塞控制方法擁塞控制方法oTCP在確定發(fā)送窗口的時(shí)候既要考慮接收端的接收能力，又要在確定發(fā)送窗口的時(shí)候既要考慮接收端的接收能力，又要使網(wǎng)絡(luò)不發(fā)生擁塞。使網(wǎng)絡(luò)不發(fā)生擁塞。 1、發(fā)送窗口、發(fā)送窗口=Min通知窗口，擁塞窗口通知窗口，擁塞窗口（1）通知窗口是接收端根據(jù)其接收能力許諾的窗口值，是來(lái)）通知窗口是接收端根據(jù)其接收能力許諾的窗口值，是來(lái)自接收端的流量控制；自接收端的流量控制；（2）擁塞窗口是發(fā)送端根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況得

30、出的窗口值，是）擁塞窗口是發(fā)送端根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況得出的窗口值，是來(lái)自發(fā)送端的流量控制。來(lái)自發(fā)送端的流量控制。 2、解決擁塞問(wèn)題采用的算法、解決擁塞問(wèn)題采用的算法（1）慢啟動(dòng)（慢開(kāi)始）慢啟動(dòng)（慢開(kāi)始）（2）擁塞避免）擁塞避免（3）快重傳）快重傳（4）快恢復(fù)）快恢復(fù)慢啟動(dòng)和擁塞避免慢啟動(dòng)和擁塞避免o慢啟動(dòng)和擁塞避免慢啟動(dòng)和擁塞避免1、當(dāng)一個(gè)連接初始化時(shí)，將擁塞窗口設(shè)置為、當(dāng)一個(gè)連接初始化時(shí)，將擁塞窗口設(shè)置為1，并設(shè)置慢啟動(dòng)，并設(shè)置慢啟動(dòng)的門限窗口值為的門限窗口值為16；2、發(fā)送端的發(fā)送窗口不能超過(guò)擁塞窗口和通知窗口的最小值；、發(fā)送端的發(fā)送窗口不能超過(guò)擁塞窗口和通知窗口的最小值；3、發(fā)送端收到了對(duì)所

31、有發(fā)出的報(bào)文段的確認(rèn)，就在下一次發(fā)、發(fā)送端收到了對(duì)所有發(fā)出的報(bào)文段的確認(rèn)，就在下一次發(fā)送時(shí)將擁塞窗口加倍；若出現(xiàn)超時(shí)則將當(dāng)時(shí)的擁塞窗口減半，送時(shí)將擁塞窗口加倍；若出現(xiàn)超時(shí)則將當(dāng)時(shí)的擁塞窗口減半，作為新的門限窗口值，同時(shí)擁塞窗口再次變?yōu)樽鳛樾碌拈T限窗口值，同時(shí)擁塞窗口再次變?yōu)?；否則，當(dāng)發(fā)；否則，當(dāng)發(fā)送窗口等于門限窗口值時(shí)，針對(duì)接收端的確認(rèn)，發(fā)送窗口每次送窗口等于門限窗口值時(shí)，針對(duì)接收端的確認(rèn)，發(fā)送窗口每次增加增加1；4、擁塞窗口重新從、擁塞窗口重新從1開(kāi)始按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到擁塞門限時(shí)，開(kāi)始按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到擁塞門限時(shí)，每次擁塞窗口只增加每次擁塞窗口只增加1，出現(xiàn)超時(shí)重復(fù)上述過(guò)程。，出現(xiàn)

32、超時(shí)重復(fù)上述過(guò)程。快重傳和快恢復(fù)快重傳和快恢復(fù)o為改善擁塞控制算法，為改善擁塞控制算法，1990年又引入了快重傳和快恢復(fù)兩個(gè)算法。年又引入了快重傳和快恢復(fù)兩個(gè)算法。o快重傳快重傳1、對(duì)于擁塞正常的處理是：如果發(fā)送方設(shè)置的超時(shí)計(jì)時(shí)器時(shí)限已到、對(duì)于擁塞正常的處理是：如果發(fā)送方設(shè)置的超時(shí)計(jì)時(shí)器時(shí)限已到還沒(méi)有收到確認(rèn)，那么網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)了擁塞，這時(shí)執(zhí)行慢開(kāi)始算法，還沒(méi)有收到確認(rèn)，那么網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)了擁塞，這時(shí)執(zhí)行慢開(kāi)始算法，將慢開(kāi)始門限減為發(fā)送窗口的一半。將慢開(kāi)始門限減為發(fā)送窗口的一半。（1）可能由于網(wǎng)絡(luò)的意外到來(lái)的偶爾超時(shí)；）可能由于網(wǎng)絡(luò)的意外到來(lái)的偶爾超時(shí)；（2）可能由于捎帶確認(rèn)帶來(lái)的超時(shí)。）可能由于

33、捎帶確認(rèn)帶來(lái)的超時(shí)。2.快重傳的處理是：接收方每收到一個(gè)失序的報(bào)文段后就立即發(fā)出重快重傳的處理是：接收方每收到一個(gè)失序的報(bào)文段后就立即發(fā)出重復(fù)確認(rèn)，使發(fā)送方盡早重傳未被確認(rèn)的報(bào)文段，避免影響發(fā)送方的發(fā)復(fù)確認(rèn)，使發(fā)送方盡早重傳未被確認(rèn)的報(bào)文段，避免影響發(fā)送方的發(fā)送效率。送效率。o快恢復(fù)快恢復(fù)1、當(dāng)發(fā)送方連續(xù)收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)后，就執(zhí)行、當(dāng)發(fā)送方連續(xù)收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)后，就執(zhí)行“乘法減小乘法減小”算法，算法，慢開(kāi)始門限減為發(fā)送窗口的一半，避免擁塞；慢開(kāi)始門限減為發(fā)送窗口的一半，避免擁塞；2、不執(zhí)行、不執(zhí)行“慢開(kāi)始慢開(kāi)始”算法，而是將擁塞窗口設(shè)置為慢開(kāi)始門限減半算法，而是將擁塞窗口設(shè)置為慢開(kāi)始門限減半后

34、的數(shù)值。后的數(shù)值。11、TCP的重傳機(jī)制的重傳機(jī)制oTCP的重傳機(jī)制的重傳機(jī)制 1、TCP通過(guò)計(jì)時(shí)器解決重傳問(wèn)題；通過(guò)計(jì)時(shí)器解決重傳問(wèn)題； 2、計(jì)時(shí)器時(shí)間長(zhǎng)度的確定問(wèn)題是關(guān)鍵；、計(jì)時(shí)器時(shí)間長(zhǎng)度的確定問(wèn)題是關(guān)鍵； 3、TCP自適應(yīng)算法的基本思想（自適應(yīng)算法的基本思想（RFC2988）。）。 （1）報(bào)文段發(fā)出的時(shí)間和收到確認(rèn)報(bào)文的時(shí)間差為報(bào)文段的往返時(shí)延）報(bào)文段發(fā)出的時(shí)間和收到確認(rèn)報(bào)文的時(shí)間差為報(bào)文段的往返時(shí)延RTT； （2）平均往返時(shí)延）平均往返時(shí)延RTTs= （1- a） X（舊的往返時(shí)間時(shí)延平均（舊的往返時(shí)間時(shí)延平均RTTs ）+ a X（新的往返時(shí)間樣本（新的往返時(shí)間樣本RTT），）， 0

35、a1，推薦，推薦a=1/8； （3）超時(shí)重傳時(shí)間）超時(shí)重傳時(shí)間RTO= RTTs +4 X RTTd； （4）RTTd（RTT的偏差的加權(quán)平均值）第一次測(cè)量時(shí)是測(cè)量到的的偏差的加權(quán)平均值）第一次測(cè)量時(shí)是測(cè)量到的RTT樣本樣本值的一半；值的一半； （5）新的）新的RTTd=（1-) X 舊的舊的RTTd+ X| RTTs -新的新的RTT樣本樣本| ； （6）=1/4。12、TCP的連接的連接o TCP提供的是面向連接的，端到端的、可靠的數(shù)據(jù)提供的是面向連接的，端到端的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸服務(wù)。1、采用套接字（、采用套接字（IP地址：端口號(hào)）來(lái)進(jìn)行尋址；地址：端口號(hào)）來(lái)進(jìn)行尋址；2、采用序

36、號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、同步位、確認(rèn)位來(lái)實(shí)現(xiàn)、采用序號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、同步位、確認(rèn)位來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的建立過(guò)程；連接的建立過(guò)程；3、采用采用序號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、終止位、確認(rèn)位來(lái)、采用采用序號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、終止位、確認(rèn)位來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的拆除過(guò)程；實(shí)現(xiàn)連接的拆除過(guò)程；4、在建立連接和拆除連接過(guò)程中存在眾多的狀態(tài)、在建立連接和拆除連接過(guò)程中存在眾多的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，可在轉(zhuǎn)換，可在TCP有限狀態(tài)機(jī)中體現(xiàn)。有限狀態(tài)機(jī)中體現(xiàn)。13、TCP連接建立的過(guò)程連接建立的過(guò)程主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)BSYN=1，ACK=0,SEQ=xSYN=1，ACK=1,SEQ=y，ACKSEQ=x+1SYN=0，ACK=1,SEQ=x+1，ACKSEQ=y+1o TCP建立連接過(guò)程建立連接過(guò)程1、由主機(jī)、由主機(jī)A首先發(fā)送報(bào)文段；首先發(fā)送報(bào)文段；2、序號(hào)是一個(gè)隨機(jī)值，不同的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同；、序號(hào)是一個(gè)隨機(jī)值，不同的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同；3、主機(jī)、主機(jī)B在確認(rèn)時(shí)，也需產(chǎn)生一個(gè)序號(hào)，并計(jì)算在確認(rèn)時(shí)，也需產(chǎn)生一個(gè)序號(hào)，并計(jì)算確認(rèn)序號(hào)；確認(rèn)序號(hào)；4、序號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、同步位和確認(rèn)位協(xié)調(diào)工作完、序號(hào)、確認(rèn)序號(hào)、同步位和確認(rèn)位協(xié)調(diào)工作完成連接的建立。成連接的建立。14、TCP連接拆除的過(guò)程連接拆除的