第12章 传输层协议与应用.PPT

page1 33 第8 11章内容回顾 ip地址分类子网划分网络层协议icmparp与rarp静态路由与默认路由原理与配置适用的环境rip路由协议工作原理 路由表的形成与维护 度量值 水平分割ripv1与v2的配置 传输层协议与应用 第12章 page3 33 本章目标 掌握tcp的封装和工作原理掌握udp的封装和工作原理了解常用的tcp和udp端口号对tcp和udp首部能够进行分析 page4 33 本章结构 传输层 提供端到端的连接 拥塞控制 tcp的连接与断开 tcp封装格式 udp封装格式 传输层的作用 udp工作原理 tcp工作原理 流量控制 差错控制 计时器 tcp的应用 udp的应用 page5 33 传输层的作用 ip层提供点到点的连接传输层提供端到端的连接 ip层 找到了这台主机 传输层 找到了应用进程 page6 33 传输层的协议 tcp transmissioncontrolprotocol 传输控制协议可靠的 面向连接的协议传输效率低udp userdatagramprotocol 用户数据报协议不可靠的 无连接的服务传输效率高 page7 33 tcp的工作原理 tcp的封装格式连接与断开流量控制拥塞控制差错控制计时器 page8 33 tcp的封装格式 0 15 16 31 发送tcp进程对应的端口号 目标端接收进程的端口号 0 232 1范围内 数据段标记 用于到目的端对到达包的重组 0 232 1范围内 对发送端的确认信息 告诉发送端这个序号之前的数据段都收到了 紧急指针有效位 与16位紧急指针配合使用 确认序列号有效位 表明该数据包包含确认信息 为1时 请求重新建立tcp连接 为1时 请求建立连接 为1时 数据发送完毕 请求断开连接 滑动窗口的大小 指明本地可接收数据的字节数 通知接收端立即将数据提交给用户进程 不在缓存中停留 等待更多的数据 page9 33 tcp的连接 三次握手 发送syn 请求建立连接 seq 100ctl syn hosta hostb 发送syn ack seq 300ack 101ctl syn ack 发送ack seq 101ack 301ctl ack page10 33 tcp的四次断开 发送fin 请求断开连接 seq 101 ack 301 ctl fin ack hosta hostb 发送ack seq 301 ack 102ctl ack 发送ack seq 102 ack 302ctl ack seq 100 seq 300 ack 101 发送fin 请求断开连接 seq 301 ack 102ctl fin ack page11 33 tcp的流控机制 滑动窗口 hosta hostb ack 301 win 3 seq 300 ack 101 win 3 seq 100 win 3 ack 104 win 1 seq 101 win 3 seq 102 win 3 seq 103 win 3 seq 104 win 3 0 3 接收方的缓冲区 0 1 3 2 发送窗口大小为3 通报窗口大小为1 缓冲区满 应用程序读取了1个数据段 实际发送窗口大小变为1 通报窗口大小为3 page12 33 tcp的流控机制 拥塞控制2 1 win 10 win 10 cwnd 5 win 10 传输时窗口大小为10 中间链路带宽比较窄 传输时窗口大小根据拥塞窗口 记为cwnd 的大小变为5 win 10 page13 33 tcp的流控机制 拥塞控制2 2 hosta hostb ack 301 win 3 seq 300 ack 101 win 3 seq 100 win 3 ack 102 win 3 seq 101 win 3 seq 102 win 3 seq 103 win 3 seq 102 win 3 通报窗口大小为3 但因为中间链路拥塞 丢包 只接收到102一个确认 重传102 实际传输的窗口大小减小 page14 33 tcp的差错控制 tcp差错控制的3种方式校验和确认受损伤的数据段丢失的数据段重复的数据段失序的数据段确认的丢失超时 收到请确认 page15 33 tcp的计时器4 1 重传计时器 为了控制丢失的数据段 hosta hostb 开启重传计时器 等待确认 ack 撤消重传计时器 再发送其他数据 a在重传计时器超时之前接收到ack a在重传计时器超时之前没有接收到ack 重传数据 并将重传计时器复位 page16 33 tcp的计时器4 2 坚持计时器 为了防止零窗口死锁 hosta hostb ackwin 0 a在坚持计时器超时之前接收到通知窗口大小的ack a在坚持计时器超时之前没有接收到通知窗口大小的ack 收到win 0的确认 等待对方发送确认来通知窗口的大小 并启动坚持计时器 ackwin 3 发送后续数据 发送探测数据段 提醒接收端确认已丢失 如果没有坚持计时器和探测数据段 ack丢失时 双方将会进入等待死锁的状态 ackwin 3 丢失 page17 33 tcp的计时器4 3 保活计时器 防止两个tcp之间的连接长时间的空闲 hosta server在保活计时器超时前 没有收到客户端发来的数据 发送探测数据段 如果发送了10个探测数据段 还没有响应 则断开连接 建立了tcp连接 开启保活计时器 server page18 33 tcp的计时器4 4 时间等待计时器 连接终止期间使用的在发送了最后一个ack后 不立即关闭连接 而是等待一段时间 保证能接收到重复的fin数据段 hosta hostb fin ack fin ack 丢失 如果a立即关闭 而ack又丢失了 b会再发送fin 但是a已经断开了连接 不会发送ack a发送了最后一个ack后 不立即关闭连接 等时间等待计时器超时后再关闭 page19 33 tcp的应用 page20 33 阶段总结 tcp的封装格式tcp的连接与断开流控机制拥塞控制差错控制计时器 page21 33 阶段练习 在tcp中如何防止数据段的丢失 如果接收方的缓存已经满了 接收方会向发送发发送什么样的确认信息 发送方收到后会怎么处理 page22 33 udp的封装格式 发送端的udp进程端口号 接收端的udp进程端口号 包含数据的长度 可以算出数据的结束位置 udp的差错控制 可选 0 15 16 31 page23 33 udp的使用 dns服务器支持tcp和udp两种协议的查询方式 而且端口都是53 大多数的查询都是udp查询的 一般需要tcp查询的有两种情况 当查询数据较大以至于产生了数据分段 这时 需要利用tcp的分片能力来进行数据传输 当主 master 服务器和辅 slave 服务器之间数据同步通信的时候 page24 33 udp的流控和差错控制 udp没有流控机制udp只有校验和来提供差错控制需要上层协议来提供差错控制 例如tftp协议 hosta hostb data 512字节 ack data 512字节 tftp协议提供分块传输 分块确认的机制 保证数据传输的可靠性 page25 33 tcp ip协议栈 ftp ip tftp udp tcp telnet smtp http 应用层 传输层 网络层 会话层 表示层 数据链路层 ethernet ppp framerelay 根据链路类型选择不同的协议 对上层透明 根据协议号选择应该提交给tcp还是udp 根据端口号提交给相应的应用程序 page26 33 抓包分析实例 拓朴结构 一种协议分析工具软件 可以捕获网络中的数据包 page27 33 抓包分析实例 软件使用2 1 添加过滤开始抓包 设置需要查看的主机的ip地址 应用配置的过滤 page28 33 抓包分析实例 软件使用2 2 添加过滤开始抓包打开网页关闭网页结束抓包 page29 33 抓包分析实例 tcp连接建立 序列号 initialsequencenumber 3042697805 syn 1 序列号 initialsequencenumber 1093837408 确认号 acknowledgmentnumber 3042697806 ack 1 syn 1 序列号 sequencenumber 3042697806 确认号 1093837409 ack 1 page30 33 抓包分析实例 断开连接 fin 1 ack 1 ack 1 fin 1 ack 1 page31 33 本章总结 传输层 提供端到端的连接 拥塞控制 tcp的连接与断开 tcp封装格式 udp封装格式 传输层的作用 udp工作原理 tcp工作原理 流量控制 差错控制 计时器 tcp的应用 udp的应用 可靠的传输层协议 源端口号目标端口号3