《网络协议》全套PPT电子课件教案-复习.ppt

1 复习 ltcp ltcp服务 l流量控制、差错控制、拥塞控制、计时器 tcp使用4种计时器：重传计时器、坚持计时器、保活计时器和( ) a.延迟计时器 b.时间等待计时器 c.端口计时器 d.服务时间 计时器 确认号为1000表示 a.已成功收到999字节 b. 已成功收到1000字节 c. 已成功收到1001字节 d. 以上都不是 使用（）计时器可防止两个tcp之间的连接有长时期空闲。 a.重传 b.坚持 c. 保活 d.时间等待 2 第九章 tcp协议 简介 tcp服务 tcp流量控制 tcp差错控制 tcp计时器 tcp拥塞控制 tcp报文格式 tcp连接 tcp服务 本章小结 3 9.9 tcp的报文格式 l两个设备间使用tcp传送的数据单元叫做报文段（segment） 。报文包含20-60字节的首部。报文段格式如下： 4 9.9 tcp的报文格式 源端口地址：在源主机上 运行的进程所使用的端口号 。同udp源端口地址的使 用。 目的端口地址：目的主机上 运行的进程使用的端口号。 序号：定义指派给本报文段 第一个数据字节的一个数。 确认号：定义源进程期望从 对方接收的报文段的序号。 首部长度：指出tcp首部共有 多少个4字节字。首部长度可 以在20-60个字节之间。 保留：保留后用。 5 9.9 tcp的报文格式 窗口值：定义对方必须 维持的窗口值。16位长， 因此窗口值的最大长度是 65535字节。 检验和：检验和。 紧急指针：只有当紧急标志置 位时，这个字段才有效。这时 的报文段中包含紧急数据。紧 急指针定义一个数，把这个数 加到序号上得出报文段数据部 分中最后一个紧急字节。 控制：定义6种不同的控制位 或标志。 实例分析 urgackpshrstsynfin 紧急 指针 有效 确 认 有 效 请求 推送 连接 复位 同步 序号 终止 连接 6 9.9 tcp的报文格式 选项结束：1字节选项，用于最后一个选项，将三种信息通知给 目的端。 首部中没有更多选项 剩余部分的32位字是无用数据 从应用程序传递来的数据开始于下一个32位字开始的地 方 l选项：在tcp首部中可以有多达40字节的可选信息，它 们用来把附加信息传递给目的端，或对齐其他选项。 7 9.9 tcp的报文格式 无操作：1字节选项，用做选项之间的填充。填充为16的 倍数 最大报文段长度（mss）：16位长选项，定义可以被目的端接 收的tcp报文段的最长数据段。 最大报文段长度（mss）表示tcp传往另一端的最大块数据 的长度。当一个连接建立时，连接的双方都要通告各自的mss 。我们已经见过mss都是1024。其实，mms并不是任何条件下 都可协商。当建立一个连接时，每一方都有用于通告它期望接 收的mss选项（mss选项只能出现在syn报文段中）。 类型2长度4最大报文段长度 1字节1字节2字节 最大报文段长度 8 9.9 tcp的报文格式 窗口扩大因子：16位长选项，为了增大窗口值，使用窗口扩 大因子。客户端可以在发起syn握手的时候协商窗口扩大因 子，数值可以是从0到16之间的任一值（用于表示扩大窗口的 位移量），新窗口大小为： 新窗口值首部中定义的 窗口值2窗口扩大因子 这个选项只能够出现在一个syn报文段中，因此当连接建立 起来后，在每个方向的扩大因子是固定的。为了使用窗口扩大 ，tcp通信的两端必须在它们的syn报文段中发送这个选项。 主动建立连接的一方在其syn中发送这个选项，被动建立连接 的一方只能够在收到带有这个选项的syn之后才可以发送这个 选项。每个方向上的扩大因子可以不同。 9 9.9 tcp的报文格式 时间戳：10字节选项。源端发送报文段时填入此字段，目的 端接收时存储此字段，当目的端发送此报文段的确认时，就 输入前面在回送回答字段中存储的值。源端将当前时间与这 个值的差值即rtt。 发送方在第1个字段中放置一个32bit的值，接收方在应答字段中 回显这个数值。包含这个选项的tcp首部长度将从正常的20字 节增加为32字节。时间戳是一个单调递增的值。由于接收方只 需要回显收到的内容，因此不需要关注时间戳单元是什么。这 个选项不需要在两个主机之间进行任何形式的时钟同步。rfc 1323推荐在1毫秒和1秒之间将时间戳的值加1。 10 9.10 tcp的连接 l连接建立 l连接终止 l连接复位 tcp是面向连接的协议。面向连接即在源端和目的端之间建立 了一条虚路径。属于一个报文的所有报文段都沿着这条虚路 径发送。整个报文使用一条虚路径使得确认过程以及对损伤 或丢失报文的重传更加容易。 tcp中，面向连接的传输通过两个过程来完成：连接建立和连 接终止。 11 9.10 tcp连接 建立 在tcp开始传输数据前，两个终端之间必须先建立一个 连接。建立连接的过程可以确保通信双方能同时向对方传送和 接收数据。对于一个要建立的连接，通信双方必须用各自的初 始化序列号和来自对方成功传输确认的应答号来同步。习惯上 将同步信号写为syn，应答信号写为ack。 整个同步的过程完成四个动作： 步骤2、3在同一时间发生，可以合成一个步骤。 1.主机a发送报文段宣布它原意建立连接，包括关于从a到 b的通信量的初始化信息。 2.主机b发送报文段确认a的请求。 4.主机a发送报文段确认b 的请求。 3.主机b发送报文段包括关于从b到a的通信量的初始化信息。 12 9.10 tcp连接 建立 整个同步的过程称为三次握手，下图说明这个过程： 1.主机a发送syn给主机b ：我的序列号seq是x。 3.主机a发送syn、ack给主机b：我的序列号seq是x1， 应答号ack是y1。从此连接建立，开始传输数据。 2.主机b发送syn、ack 给主机a：我的序列号 seq是y，应答号ack是x 1（我等待接收第x 1号序列）。 tcp的任何一方都可以开始或终止通信。任何机器上的 tcp都能被动地等待握手或主动的发起握手。一旦连接建 立，数据可以对等地双向流动。 实例分析 13 9.10 tcp连接 终止 参加交互数据的任何一方都可以关闭连接。要在两个方 向上都关闭连接需要四个动作： 在这四个步骤中，步骤2、3不能合并，因为步骤2和3可能 在同一时间出现，也可能不出现。连接可在一个方向关闭 ，但在另一个方向仍然是打开的。 1.主机a发送报文段，宣布它愿意终止连接。 2.主机b发送报文段，确认a的请求。然后一个方向的连接 关闭了，但另一个方向的连接还没关闭。主机b还能够向 a发送数据。 4.主机a发送报文段，确认b 的请求。 3.当主机b发完它的数据后，就发送报文段，表示愿意关闭此 连接。 14 9.10 tcp连接 终止 终止连接即四次握 手： 1.当主机a的应用程序数据 已经发送完毕时，主机a 发送不带任何数据的有 ack和fin附加标记的报 文段给主机b(fin-finish) 3.当主机b的应用程序没有数据需要再发送给主机a时，它就向 主机a发送不带数据的fin报文段（要彻底关闭连接）。 2.主机b收到a发来的报文段后，先向主机a发送一个不带数据的确 认报文ack给b，同时通知相应的应用程序：对方要求关闭连接 （先发送ack为了防止在这段时间内，对方重传fin报文段）。 4.主机a收到fin报文段后，向主机b发送一个不带数据的ack 报文给主机b，表示连接彻底关闭。 实例分析 15 9.10 tcp连接 复位 tcp可以把一个连接复位（复位：当前的连接已经被破 坏了）。在下面三种情况后发生复位： 1.某一端的tcp请求与并不存在的端口进行连接。在另一 端的tcp就可以发送报文段，它的rst位置1，以取消这 个请求。 2.由于出现异常，某端的tcp可能愿意把连接异常终止。它 就可以发送rst报文段来关闭这一连接。 3.某端的tcp可能发现在另一端的tcp已经空闲了很长时间， 它就可以发送rst报文段来撤销此连接。 16 9.10 tcp连接 超时与重传 如果在传输过程中丢失了某个序列号的数据段，导致发送端在 给定时间间隔内得不到那个数据段的应答，那么那个丢失数据段就 会被要求重发。数据段会被保存在发送端的缓冲区中，直到发送端 接受到应答号，它才会释放这个缓冲区。这种机制被称为肯定确认 与重新传输 (positive acknowledgement and retransmission, par) ，它是许多通信协议用来确保可信度的一种技术. 序列号的第二个作用就是消除网络中的重复包（同步复制）。例如在网络拥 塞时，发送端迟迟没有收到接收端发来的某个数据段的ack包，它可能会认 为这个序列号的数据段丢失了，于是它会重新发送，这种情况可能会导致接 收端在网络恢复正常后收到两个同样序列号的数据段，此时接收端会自动丢 弃第二个一样数据段。 序列号和应答号为tcp提供了一种纠错机制，提高了tcp的可靠性。 17 9.10 tcp连接 状态转换图 18 9.11 tcp的操作 l封装和拆装： l缓存：tcp为每一个连接创建发送缓存和接收缓存 。 19 9.11 tcp的操作 l复用和分用：多个应用程序需要使用tcp的服务，而只 有一个tcp协议，因此需要复用和分用。 20 9.11 tcp的操作 l推送数据：发送端应用程序可以请求推送操作（push） 。表示发送端tcp不必等待窗口被填满，它每创建一个报 文段就立即发送。发送端tcp必须设置推送位（psh）以 告诉接收端tcp，这个报文段所包括的数据必须尽快交付 给接收应用程序，而不必等待更多的数据到来。 典型应用：服务器推送（server push），推送技术的 基础思想是将浏览器主动查询信息改为服务器主动发送信 息。服务器发送一批数据，浏览器显示这些数据，同时保 证与服务器的连接。当服务器需要再次发送一批数据时， 浏览器显示数据并保持连接。以后，服务器仍然可以发送 批量数据，浏览器继续显示数据，依次类推。 现在众多的 http服务器都采用了推送服务。 21 9.11 tcp的操作 l紧急数据 ltcp提供了“紧急方式(urgent mode)”，它使一端可以告 诉另一端有些具有某种方式的“紧急数据”已经放置在普通 的数据流中，需要尽快处理。另一端被通知这个紧急数据 在数据流中，由接收方决定如何处理。 l可以通过设置tcp首部中的两个字段来发出这种紧急数 据已经被放置在数据流中的通知。urg位被置1，并且一 个16bit的紧急指针被置为一个正的偏移量，该偏移量必须 与tcp首部中的序号字段相加，以便得出紧急数据的最后 一个字节的序号。 l紧急指针通常由应用层的程序处理，例如telnet和 rlogin这样的程序，当它们从服务器到客户使用紧急方式 时，意味着在这个方向上的数据流很可能要被客户的tcp 停止。但如果服务器进程进入了紧急方式，尽管它不能够 发送任何数据，服务器tcp也会立即发送紧急指针和urg 标志。而客户tcp接收到这个通知时就会通知客户进程， 于是客户可以从服务器读取其输入、打开窗口并使数据流 动。 22 9.12 tcp与udp协议的比较 tcp协议udp协议 是否顺序发送数据是否 传输是否可靠可靠不可靠 是否面向连接是否 是否有差错恢复是否 是否流控制是否 实时性一般好 速度慢快 负载消耗多少 适用场合少量数据大量数据 tcp与udp相同：传输层协议，使用端口号进行通信。 tcp与udp的不同： 23 本章小结 ltcp操作 ltcp控制：差错、流量、时间 ltcp报文格式 ltcp连接 24 作业 l什么是tcp连接建立的三次握手？什么是tcp连