计算机网络技术第章PPT课件.ppt

2020 3 18 可编辑 教学重点和难点 端口和套接字TCP报文的格式及其字段的含义TCP连接建立和拆除的过程TCP可靠数据传输技术TCP流量控制和拥塞控制TCP重发机制UDP报文格式常用的TCP IP应用用程序 第8章TCP UDP协议 2020 3 18 可编辑 8 1TCP IP的传输层 8 1 1传输层协议 TCP IP的传输层的协议 提供传输控制协议 TCP 用户数据报协议 UDP UDP提供无连接的服务 UDP在传送数据之前不需要建立连接 TCP则提供面向连接的服务 在传送数据之前必须先建立连接 数据传送结束后要释放连接 TCP不提供广播或多播服务 2020 3 18 可编辑 8 1TCP IP的传输层 8 1 2端口和套接字 传输层协议实现应用进程间端到端的通信 计算机中的不同进程可能同时进行通信 这时它们会用端口号进行区别 通过网络地址和端口号的组合达到惟一标识的目的 即套接字 Socket TCP和UDP都使用端口和套接字 套接字是IP地址加上一个端口 2020 3 18 可编辑 8 1TCP IP的传输层 发送套接字 源IP地址 源端口号接收套接字 目的IP地址 目的端口号 每个端口都拥有一个叫端口号的整数描述符 用来标识不同的端口或进程 2020 3 18 可编辑 8 1TCP IP的传输层 应用层与传输层之间的接口 2020 3 18 可编辑 这种端口号一般都小于1024 它们基本上都被分配给了已知的应用协议 这些端口由于已经有了固定的使用者 不能被动态地分配给其他应用程序 8 1TCP IP的传输层 1 保留端口 2020 3 18 可编辑 8 1TCP IP的传输层 TCP协议和UDP协议的一些常用保留端口 2020 3 18 可编辑 这种端口的端口号一般都大于1024 这一类的端口没有固定的使用者 它们可以被动态地分配给应用程序使用 也就是说 在使用应用软件访问网络的时候 应用软件可以向系统申请一个大于1024的端口号临时代表这个软件与传输层交换数据 并且使用这个临时的端口与网络上的其他主机通信 netstat命令查看端口使用情况 8 1TCP IP的传输层 2 动态分配的端口 2020 3 18 可编辑 某些软件厂商通过使用注册端口 使它的特定软件享有固定的端口号 而不用向系统申请动态分配的端口号 一般 这些特定的软件要使用注册端口 其厂商必须向端口的管理机构注册 大多数注册端口的端口号大于1024 TCP协议和UDP协议都允许16位的端口值 分别能够提供65536个端口 不论端口号大于还是小于1024 以上三种端口都分别属于TCP协议和UDP协议 当然 也有些协议的端口既属于TCP协议也属于UDP协议 8 1TCP IP的传输层 3 注册端口 2020 3 18 可编辑 8 1TCP IP的传输层 端口概念示意图 2020 3 18 可编辑 TCP的协议数据单元被称为报文段 Segment TCP通过报文段的交互来建立连接 传输数据 发出确认 进行差错控制 流量控制及关闭连接 报文段分为两部分 即报文段头和数据 所谓报文段头就是TCP为了实现端到端可靠传输所加上的控制信息 而数据则是指由高层即应用层来的数据 8 2传输控制协议TCP 15 2 1TCP报文段的格式 2020 3 18 可编辑 8 2传输控制协议TCP TCP报文段的首部 2020 3 18 可编辑 源端口和目的端口字段 各占2字节 端口是运输层与应用层的服务接口 运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现 8 2传输控制协议TCP 比特 0 4 8 16 9 24 31 2020 3 18 可编辑 序号字段 占4字节 TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号 序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 确认号字段 占4字节 是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 数据偏移 占4bit 它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远 数据偏移 的单位不是字节而是32bit字 4字节为计算单位 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 保留字段 占6bit 保留为今后使用 但目前应置为0 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 紧急比特URG 当URG 1时 表明紧急指针字段有效 它告诉系统此报文段中有紧急数据 应尽快传送 相当于高优先级的数据 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 确认比特ACK 只有当ACK 1时确认号字段才有效 当ACK 0时 确认号无效 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 推送比特PSH PuSH 接收TCP收到推送比特置1的报文段 就尽快地交付给接收应用进程 而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 复位比特RST ReSeT 当RST 1时 表明TCP连接中出现严重差错 如由于主机崩溃或其他原因 必须释放连接 然后再重新建立运输连接 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 同步比特SYN 同步比特SYN置为1 就表示这是一个连接请求或连接接受报文 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 终止比特FIN FINal 用来释放一个连接 当FIN 1时 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕 并要求释放运输连接 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 窗口字段 占2字节 窗口字段用来控制对方发送的数据量 单位为字节 TCP连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小 然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 检验和 占2字节 检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分 在计算检验和时 要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 紧急指针字段 占16bit 紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 选项字段 长度可变 TCP只规定了一种选项 即最大报文段长度MSS MaximumSegmentSize MSS告诉对方TCP 我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节 MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度 数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段 MSS的选择较小 网络的利用率就降低 选择较大 TCP报文段太长 则IP层传输时就有可能分解成多个短数据报片 传输时开销增大 MSS TCP报文段数据部分大小 默认值是536字节 TCP报文段是536 20字节 8 2传输控制协议TCP 2020 3 18 可编辑 TCP将所要传送的整个报文 这可能包括许多个报文段 看成是一个个字节组成的数据流 然后对每一个数据流编一个序号 在连接建立时 双方要商定初始序号 TCP就将每一次所传送的报文段中的第一个数据字节的序号 放在TCP首部的序号字段中 TCP的确认是对接收到的数据的最高序号 即收到的数据流中的最后一个序号 表示确认 但返回的确认序号是已收到的数据的最高序号加1 也就是说 确认序号表示期望下次收到的第一个数据字节的序号 8 2传输控制协议TCP 15 2 2序号与确认 2020 3 18 可编辑 TCP连接包括建立连接 数据传输和拆除连接三个过程 TCP通过TCP端口提供连接服务 最后通过连接服务来接收和发送数据 TCP连接的申请 打开和关闭必须遵守TCP协议的规定 TCP使用三次握手协议来建立连接 连接可以由任何一方发起 也可以由双方同时发起 一旦一台主机上的TCP软件已经主动发起连接请求 运行在另一台主机上的TCP软件就被动地等待握手 8 2传输控制协议TCP 15 2 3TCP连接的建立和拆除 2020 3 18 可编辑 8 2传输控制协议TCP 主机A 主机B 连接请求 SYN 1 seq x 确认 确认 SYN 1 ACk 1 seq y ACK x 1 ACK 1 seq x 1 ACK y 1 三次握手建立TCP连接 2020 3 18 可编辑 8 2传输控制协议TCP 发送4个数据段的过程 2020 3 18 可编辑 8 2传输控制协议TCP 主机B 应用进程释放连接 应用进程释放连接 TCP连接释放的过程 2020 3 18 可编辑 8 2传输控制协议TCP 8 2 4TCP可靠数据传输技术 TCP协议采用了许多与数据链路层类似的机制来保证可靠的数据传输 如采用序列号 确认 滑动窗口协议等 TCP协议的目的是为了实现端到端结点之间的可靠数据传输 而数据链路层协议则为了实现相邻结点之间的可靠数据传输 2020 3 18 可编辑 1 流量控制 8 2传输控制协议TCP 8 2 5TCP流量控制与拥塞控制 TCP采用大小可变的滑动窗口机制实现流量控制功能 2020 3 18 可编辑 主机A 主机B 主机A还能发送200字节 利用可变滑动窗口进行流量控制 SEQ 1 SEQ 101 SEQ 201 ACK 201 WIN 300 SEQ 301 SEQ 401 SEQ 201 ACK 501 WIN 200 ACK 601 WIN 0 SEQ 501 丢失 主机A还能发送300字节 允许A再发送300字节 序号201至500 A还能发送200字节 序号301至500 A还能发送100字节 序号401至500 A超时重发 但不能发送序号500以后的数据 允许A再发送200字节 序号501至700 A还能发送100字节 序号601至700 不允许A再发送 到序号600的数据都收到了 2020 3 18 可编辑 8 2传输控制协议TCP 8 2 6重发机制 TCP每发送一个报文段 就设置一次定时器 只要定时器设置的重发时间到而还没有收到确认 就要重发这一报文段 大家知道 TCP是在一个互连网的环境下工作 发送的报文段可能只经过一个高速率的局域网 但也可能是经过多个低速率的广域网 报文段的端到端的时延会相差很多倍 2020 3 18 可编辑 1 发送数据之前不需要建立连接 减少了开销和发送数据之前的时延 2 UDP不使用拥塞控制 也不保证可靠交付 因此主机不需要维持具有许多参数的 复杂的连接状态表 3 UDP用户数据报只有8个字节的首部 4 由于UDP没有拥塞控制 因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送效率降低 8 3用户数据报协议UDP 8 3 1UDP概述 2020 3 18 可编辑 应用层协议使用的传输层协议 2020 3 18 可编辑 8 3用户数据报协议UDP 8 3 2UDP数据报的首部格式 2020 3 18 可编辑 8 3用户数据报协议UDP 8 3 3UDP报文的发送和接收 UDP报文也是通过IP协议来发送和接收的 在发送数据时 UDP实体构造好UDP报文后 交付给IP协议 IP协议将整个UDP报文封装在IP数据报中 形成IP数据报发送到网络中 在接收数据时 UDP实体判断UDP报文的目的端口是否与当前使用的某个端口匹配 若匹配 则将报文存入接收队列 若不匹配 则向源端发送一个端口不可达的ICMP报文 同时丢弃UDP报文 2020 3 18 可编辑 Ipconfig命令可以显示所有当前的TCP IP网络配置值 如IP地址 网关 子网掩码 刷新动态主机配置协议 DHCP 和域名系统 DNS 设置 语法格式为 ipconfig all renew Adapter release Adapter flushdns displaydns registerdns showclassidAdapter setclassidAdapter ClassID 8 4任务 常用TCP IP实用程序的使用 8 4 1hostname命令此程序用于显示当前计算机的名称 即主机名 8 4 2ipconfig命令 2020 3 18 可编辑 8 4 3netstat命令 8 4任务 常用TCP IP实用程序的使用 netstat命令可以显示当前活动的TCP连接 计算机侦听的端口 以太网统计信息 IP路由表 IPv4统计信息 对于IP ICMP TCP和UDP协议 以及IPv6统计信息 对于IPv6 netstat