傳輸層教學(xué)課件

傳輸層

Makerdiwei

間通信

傳輸層提供端到端進(jìn)程間的通信

/-----------------------\應(yīng)用層

傳輸層包括：

運(yùn)輸層

＞傳輸控制協(xié)議(TCP)

＞用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層

(UDP)數(shù)據(jù)鏈路層

\/物理層

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運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信

端口

?--------------------------------------------------------------------\

由于在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中同時(shí)存在多個(gè)進(jìn)程，

要進(jìn)行進(jìn)程間的通信，首先要解決進(jìn)程的標(biāo)識(shí)問題。

._____________________________________________/

TCP和UDP采用協(xié)議端口來標(biāo)識(shí)

某一主機(jī)上的通信進(jìn)程。

\______________________________/

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端口

每個(gè)端口擁有一個(gè)端口號(hào)。

7------------------------------->

主機(jī)可以用IP地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)，IP地址是全局惟一的，

再給主機(jī)上的進(jìn)程賦予一個(gè)本地惟一的標(biāo)識(shí)符

一端口號(hào)，二者加起來，便形成了進(jìn)程的

全局惟一標(biāo)識(shí)符O

端口號(hào)是16比特的標(biāo)識(shí)符，

因此，端口號(hào)的取值范圍是

從0到65535。

\__________________/

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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

v-----------（提供進(jìn)程之間的邏輯通信）--------“

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端口的作用

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

旦交付給應(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。

＞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)中丕

同計(jì)算機(jī)的相同端口號(hào)是沒有聯(lián)系的。

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端口在進(jìn)程之間的通信中所起的作用

,發(fā)送、Y萬—4—、接收方

應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程

二4二4二口二?二4"E1S二4二4zzNzzN二N

TCP報(bào)文段用戶數(shù)據(jù)報(bào)

網(wǎng)

絡(luò)

層

IP數(shù)據(jù)報(bào)

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兩類端口

一類是熟知端口,其數(shù)值一般為07023。

當(dāng)一種新的應(yīng)用程序出現(xiàn)時(shí)，必須為它指派

一個(gè)熟知端口。

另一類則是一般端口，用來隨時(shí)分配給請求

通信的客戶進(jìn)程。

熟知地址的含義：協(xié)議是雙方約定的協(xié)議，

主機(jī)IP地址是固定且公開的，端口號(hào)是大家所熟知的。

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標(biāo)識(shí)

同一個(gè)端口在TCP和UDP中可能對應(yīng)于

不同類型的應(yīng)用進(jìn)程，也可能對應(yīng)于相

同類型的應(yīng)用進(jìn)程。為了區(qū)別TCP和

UDP的進(jìn)程，除了給出主機(jī)IP地址和端

口號(hào)之外，還要指明協(xié)議。

因特網(wǎng)中要全局惟一'地標(biāo)識(shí)'一個(gè)進(jìn)程必

須采用一個(gè)三元組：

（協(xié)議，主機(jī)地址，端口號(hào)）

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網(wǎng)絡(luò)通信是兩個(gè)進(jìn)程之間的通信，兩個(gè)通信

的進(jìn)程構(gòu)成一個(gè)關(guān)聯(lián)。這個(gè)關(guān)聯(lián)應(yīng)該包含兩個(gè)三

元組，由于通信雙方采用的協(xié)議必須是相同的，

可以用一個(gè)五元組來描述兩個(gè)進(jìn)程的關(guān)聯(lián)：

（協(xié)議.本地主機(jī)地址。本地端口號(hào)，遠(yuǎn)地主機(jī)地址，遠(yuǎn)地端口號(hào)）

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因特網(wǎng)進(jìn)程間通信的模式：客戶/服務(wù)器模型

客戶/服務(wù)器模型相互作用的過程是:

客戶向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求，

服務(wù)器完成客戶所要求的操作，然后給出響應(yīng)。

服務(wù)器一般先于客戶端啟動(dòng)，

為了讓客戶能夠找到服務(wù)器，

服務(wù)器必須使用一個(gè)客戶熟知的地址，

y戶可以根據(jù)此地址向服務(wù)器提出服務(wù)請求。J

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客戶進(jìn)程一般采用臨時(shí)端口號(hào)，而不采用熟知的端

口號(hào)。臨時(shí)端口是使用時(shí)向操作系統(tǒng)申請，由操作

系統(tǒng)分配，使用完后再交由操作系統(tǒng)管理的端口。

TCP/IP結(jié)合了兩種端口分配方式，既保證了靈活性,

又方便了建立通信進(jìn)程間的聯(lián)系

主機(jī)A臨時(shí)端口TelnetTelnet主機(jī)B

服務(wù)器熟知端口

客冬戶r-1

\□

|-|531006688|1---------；||-|H23

UDPTCP

IP地址：192.168.1.2IP地址：192.168.6.4

字節(jié)流

圖8-1進(jìn)程標(biāo)識(shí)與流傳輸吃

zin/iMUiMTtvrMWKm/iijunxvOKSITY

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)檢測的功能。

不提供流量控制,也不對UDP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行確認(rèn)。

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。

這對某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。

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UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的首部格式

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。

偽首部僅僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和。

字節(jié)44112

源IP地址目的IP地址017總長度

字節(jié)122222

「曲贏―一|源端口|目的端口|總長度檢瞼和

UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)首部數(shù)據(jù)（16比特的整數(shù)倍）

發(fā)送在前

首部數(shù)據(jù)

IP數(shù)據(jù)報(bào)

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總長度字段

>UDP總長度字段為16比特,以字節(jié)為單位

指示整個(gè)報(bào)文長度，最小值是8,不包括

偽首部在內(nèi)。

>16比特的UDP總長度字段可以標(biāo)識(shí)65535

字節(jié)，但由于IP數(shù)據(jù)報(bào)總長度65535的限制

及IP數(shù)據(jù)報(bào)首部占用20字節(jié)，實(shí)際UDP最

大長度為65515字節(jié)，UDP最大數(shù)據(jù)長度

為65507字節(jié)。(65506)

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計(jì)算UDP檢驗(yàn)和的例子

1001100100010011T153.19

153.19.8.1040000100001101000一8.104

12字節(jié)

1010101100000011->171.3

偽首部171.3.14.11

全017150000111000001011一14.11

8字節(jié)1087130000000000010001一0和17

UDP首部15全00000000000001111T15

0000010000111111->1087

7字節(jié)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

0000000000001101一13

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)金0

0000000000001111一15

0000000000000000一0（檢驗(yàn)和）

_______________________^填充數(shù)

0101010001000101T

偽首部不是UDP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)

0101001101010100T數(shù)

有效成分，只是驗(yàn)證UDP

一

數(shù)據(jù)報(bào)是否傳送正確。0100100101001110

0100011100000000一數(shù)據(jù)和0（填充）

按二進(jìn)制反碼運(yùn)算求和1001011011101011一求和得出的結(jié)果

將得出的結(jié)果求反碼0110100100010100—＞檢驗(yàn)和

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"、2.LU

友送炳接收端

發(fā)送TCP報(bào)文段

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傳輸層可靠通信的原理

主機(jī)A主機(jī)B

發(fā)送完一個(gè)報(bào)文后要留一個(gè)副本

超時(shí)重傳時(shí)間怎么設(shè)定?

產(chǎn)g日廂四名睨

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確認(rèn)報(bào)文丟失

主機(jī)A主機(jī)B

32bit

比特

白勺立山

□

源端目□

而

序號(hào)

2

O

字節(jié)

確認(rèn)號(hào)固定

CP

T首C部首立

口

PS

U

R

A

數(shù)據(jù)F

Y

窗□

S

R

S

C

偏移保留I

N

T

K

H

G

N

檢驗(yàn)和緊急指針

選項(xiàng)（長度可變）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)。

比4寺Od64

4i—

24

」

端

山

白

勺

源

立

□目□A

而

序

號(hào)2

o

字

確

認(rèn)

號(hào)

固-++-

CP首

TC部

首TI

立

口

數(shù)

據(jù)UAPRS

窗

保

留RCSSY□

偏

移GKHTN

檢驗(yàn)和緊急指針

選項(xiàng)（長度可變）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)。

報(bào)文段的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。

數(shù)據(jù)偏移——占4bit,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)?！皵?shù)據(jù)偏移”的

單位不是字節(jié)而是32bit字（4字節(jié)為計(jì)算單位）。

比特o8162431

源端口目的端口

序號(hào)2O

字

節(jié)

定

固

確認(rèn)號(hào)立

CP首

TC部

首

口

數(shù)據(jù)11uAPRSF

著工1保留|RcSSY1窗口

偏移1|GKHTNN

檢驗(yàn)和緊急指針

選項(xiàng)（長度可變）填充

保留字段一一占6bit,保留為今后使用，但目前

應(yīng)置為Oo

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)）。

段才有效。當(dāng)ACK=0時(shí)，確認(rèn)號(hào)無效。

推送比特PSH(PuSH)——接收TCP收到推送比特

置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。

復(fù)位比特RST(ReSeT)——當(dāng)RST=1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。

比特o8162431

2O

字

節(jié)

定

固

立

CP首

TC部

首

口

同步比特SYN——同步比特SYN置為1,就表示

這是一個(gè)連接請求或連接接受報(bào)文。

比特o8162431

2O

字

節(jié)

定

固

立

CP首

TC部

首

口

終止比特FIN(FINal)——用來釋放一個(gè)連接。當(dāng)

FIN=1時(shí)，表明此報(bào)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完

畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。

特

比oX64

-—

24

」

A

源端口目的端口

序號(hào)2O

字

節(jié)

固

Tp定

確認(rèn)號(hào)

首

部

首cpB

tg

.數(shù)據(jù)UAPS

保留RCSY窗口

偏移GKHN11

檢驗(yàn)和緊急指針

”

選項(xiàng)（長度可變）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。

緊急指針字段——占16bito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)。

MSS是TCP報(bào)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(gè)的TCP報(bào)文段。

選項(xiàng)(長度可變)I填充

選項(xiàng)字段——長度可變。TCP只規(guī)定了一種選項(xiàng)，

即最大報(bào)文段長度MSS(MaximumSegmentSize)。

MSS告訴對方TCP：“我的緩存所能接收的報(bào)文段

的數(shù)據(jù)字段的最大長度是MSS個(gè)字節(jié)。”

牛

比寺Od634

i2I4—

J.LJJJ.LU

源“而□目的乂而□

序2O

字

節(jié)

固

確認(rèn)號(hào)定

首

CP部

TC部

首

數(shù)據(jù)UAPS

保田RCSY窗□

偏移GKHN

檢驗(yàn)和緊急指針f

選

填

充

項(xiàng)

填充字段這是為了使整個(gè)首部長度是4字節(jié)的

整數(shù)倍。

j

機(jī)A主機(jī)B3、日七,

SEQ=1jTCP協(xié)議是面向字節(jié)的。TCP

ACK=1011將所要傳送的報(bào)文看成是將節(jié)組成

?qFn_w1的數(shù)據(jù)流，并使每一個(gè)字中對應(yīng)于

——SEQ'1Q1-------H一個(gè)序號(hào)。

/CK二201---------------------；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

OtZkx-Z9UniI

1南部中的序號(hào)字段數(shù)值表