第5章運(yùn)輸層33南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系主講俊

1、第五章層5.45.5可靠傳輸?shù)墓ぷ髟鞹CP報(bào)文段的首部格式1南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊學(xué)習(xí)目標(biāo)理解理解停止等待協(xié)議理解連續(xù)ARQ協(xié)議了解TCP報(bào)文段的首部格式2南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊5.4.1B停止等待協(xié)議A發(fā)送 M1AB發(fā)送 M1丟棄有差錯(cuò)的報(bào)文確認(rèn) M1發(fā)送 M2超時(shí)重傳 M1確認(rèn) M2確認(rèn) M1發(fā)送 M3發(fā)送 M2確認(rèn) M3tttt(a) 無(wú)差錯(cuò)情況(b) 超時(shí)重傳請(qǐng)注意在發(fā)送完一個(gè)分組后，必須暫時(shí)保留已發(fā)送的分組的副本。發(fā)送分組和確認(rèn)分組都必須進(jìn)行。超時(shí)計(jì)時(shí)器的重傳時(shí)間應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r(shí)間RTT更長(zhǎng)一些。4南理工泰州科技學(xué)院計(jì)

2、算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊確認(rèn)丟失和確認(rèn)ABAB發(fā)送 M1發(fā)送 M1確認(rèn) M1確認(rèn) M1超時(shí)重傳 M1超時(shí)重傳 M1發(fā)送 M2發(fā)送 M2的收下確認(rèn)tttt但什么也不做(a) 確認(rèn)丟失(b) 確認(rèn)丟棄重復(fù)的M1重傳確認(rèn)M1丟棄重復(fù)的 M1重傳確認(rèn) M1可靠通信的實(shí)現(xiàn)使用確認(rèn)和重傳機(jī)制，就可以在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)可靠的通信。這種可靠傳輸協(xié)議常稱為自動(dòng)重傳請(qǐng)求ARQ (Automatic Repeat reQuest)。ARQ 表明重傳的請(qǐng)求是自動(dòng)進(jìn)行的。接收方不需要請(qǐng)求發(fā)送方重傳某個(gè)出錯(cuò)的分組 。6南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊信道利用率停止等待協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是信道利

3、用率太低。BttATDRTTTD + RTT + TA7南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊信道的利用率 UTDU (5-3)TDRT TTA8南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊流水線傳輸發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個(gè)分組，不必每發(fā)完一個(gè)分組就停頓下來(lái)等待對(duì)方的確認(rèn)。由于信道上一直有數(shù)據(jù)不間斷地傳送，這種傳輸方式可獲得很高的信道利用率。tBtA9南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊5.4.2連續(xù) ARQ 協(xié)議發(fā)送窗(a) 發(fā)送方維持發(fā)送窗發(fā)送窗（發(fā)送窗 是 5）向前(b) 收到一個(gè)確認(rèn)后發(fā)送窗向前滑動(dòng)10南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊口1234567891

4、01112口口口123456789101112口連續(xù)ARQ采用累積確認(rèn)接收方一般采用累積確認(rèn)的方式。即不必對(duì)收到的分組逐個(gè)發(fā)送確認(rèn)，而是對(duì)按序到達(dá)的最后一個(gè)分組發(fā)送確 認(rèn)，表示：到這個(gè)分組為止的所有分組都已正確收到了。優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)，即使確認(rèn)丟失也不必重傳。缺點(diǎn)是：不能向發(fā)送方反映出接收方已經(jīng)正確的收到所有分組的信息。11南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊連續(xù)ARQ采用Go-back-N如果發(fā)送方發(fā)送了前 5 個(gè)分組，而中間的第 3 個(gè)分組丟失了。這時(shí)接收方只能對(duì)前兩個(gè)分組發(fā)出確認(rèn)。發(fā)送方無(wú)法知道后面三個(gè)分組的下落，而只好把后面的三個(gè)分組都再重傳一次。這就叫做 Go-back-N

5、（傳已發(fā)送過(guò)的 N 個(gè)分組。退 N），表示需要再退來(lái)重可見當(dāng)通信線路質(zhì)量不好時(shí)，連續(xù) ARQ 協(xié)議會(huì)帶來(lái)負(fù)面的影響。12南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊回回TCP 可靠通信的具體實(shí)現(xiàn)TCP 連接的每一端都必須設(shè)有兩個(gè)窗：一個(gè)發(fā)送窗和一個(gè)接收窗。TCP 的可靠傳輸機(jī)制用字節(jié)的序號(hào)進(jìn)行控制，TCP 所有的確認(rèn)也都是基于序號(hào)。TCP 兩端的個(gè)窗經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)變化之中。TCP連接的往返時(shí)間 RTT 也不是固定不變的，需要使用特定的算法估算較為合理的重傳時(shí)間。13南理工泰州科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 主講：俊口四口口口32 位16位08243120 字節(jié)的固定首部TCP 報(bào)文段發(fā)送TCP 首

6、部TCP 數(shù)據(jù)部分IP 首部IP 數(shù)據(jù)部分TCP首部目 的 端序 號(hào)確 認(rèn) 號(hào)數(shù)據(jù)偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選 項(xiàng) （長(zhǎng) 度 可 變）填 充口口5.5 TCP 報(bào)文段的首部格式位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部U A P R S F R C S S Y I G K H T NN數(shù)據(jù)偏移窗口保留檢驗(yàn)和緊急指針選）項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可變填充源端口和目的端口字段各占 2 字節(jié)。端口是層與應(yīng)用層的服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)了層的復(fù)用和分用。位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F

7、數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充序號(hào)字段占 4 字節(jié)。TCP 連接傳送的數(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)字段的值是指本報(bào)文段中數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）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)。位 0816243120字節(jié)固定首部數(shù)據(jù)偏移（即首部長(zhǎng)度）占 4 位，它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)。

8、“數(shù)據(jù)偏移”是32 位字（以 4 字節(jié)為計(jì)算）。TCP首部目 的 端 口序 號(hào)確 認(rèn) 號(hào)數(shù)據(jù)偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選 項(xiàng) （長(zhǎng) 度 可 變）填 充位 0816243120字節(jié)固定首部保留字段占 6 位，保留為今后使用，目前應(yīng)置為 0。TCP首部目 的 端 口序 號(hào)確 認(rèn) 號(hào)數(shù)據(jù)偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選 項(xiàng) （長(zhǎng) 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS Y

9、IG K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充緊急 URG 當(dāng) URG 1 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))。位 0816243120字節(jié)固定首部確認(rèn) ACK 只有當(dāng) ACK 1 時(shí)，確認(rèn)號(hào)字段才有效。當(dāng) ACK 0 時(shí)，確認(rèn)號(hào)無(wú)效。TCP首部目 的 端 口序 號(hào)確 認(rèn) 號(hào)數(shù)據(jù)偏移保 留U AR CG KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選 項(xiàng) （長(zhǎng) 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS YIG

10、K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充推送 PSH (PuSH) 接收 TCP 收到 PSH = 1 的報(bào)文段，就盡快地交付接收應(yīng)用進(jìn)程，而不再等到整個(gè)緩存都填滿了再向上交付。位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA P R S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC S S YIG K H TN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充復(fù)位 RST (ReSeT) 當(dāng) RST 1 時(shí)，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)（如主機(jī)等原因），必須連接，然后再重新建立連接。位 0816243120字節(jié)固定首部同步 SYN 同步 SYN = 1 ，表示這是接接受報(bào)文。接請(qǐng)求

11、或連TCP首部目 的 端 口序 號(hào)確 認(rèn) 號(hào)數(shù)據(jù)偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選 項(xiàng) （長(zhǎng) 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充接。FIN 1 表明此報(bào)終止 FIN (FINis) 用來(lái)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求連接。位 0816243120字節(jié)固定首部窗口字段 占 2 字節(jié)，用來(lái)讓對(duì)方設(shè)置發(fā)送窗口的依據(jù)，為字節(jié)。TCP首部目 的 端 口序 號(hào)確 認(rèn) 號(hào)數(shù)據(jù)偏移保

12、 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選 項(xiàng) （長(zhǎng) 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充 占 2檢驗(yàn)和字節(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加上 12 字節(jié)的偽首部。報(bào)文段的前面位 08162431目的端口序號(hào)20字節(jié)固定首部確認(rèn)號(hào)TCP首部UA PR S F數(shù)據(jù)偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗(yàn)和緊急指針選 項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填

13、充緊急指針字段 占 16 位，在本報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少個(gè)字節(jié)（緊急數(shù)據(jù)放在本報(bào)文段數(shù)據(jù)的最前面）。MSS (um Segment Size)是 TCP 報(bào)文段中的數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度。TCP 報(bào)文段 = TCP首部 + 數(shù)據(jù)字段選項(xiàng)（長(zhǎng) 度 可 變）填充選項(xiàng)字段 長(zhǎng)度可變。TCP 最初只規(guī)定了一種選項(xiàng)，即最大報(bào)文段長(zhǎng)度 MSS。MSS 告訴對(duì)方 TCP：“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)?！逼渌x項(xiàng)窗口擴(kuò)大選項(xiàng) 占 3 字節(jié)，其中有一個(gè)字節(jié)表示移位值 S。新的窗值等于TCP 首部中的窗口位數(shù)增大到(16 + S)，相當(dāng)于把窗值向左移動(dòng) S 位后獲得實(shí)際的窗大小。時(shí)間戳選項(xiàng)占10 字節(jié)，其中最主要的字段是時(shí)間戳值字段（4 字節(jié)）和時(shí)間戳