第6章-运输层技术.doc

第6章 运输层技术学习目标：1.理解运输层端口概念；2.了解UDP鲍文革时和TCP报文格式；3.了解TCP连接的建立和释放；4.了解UDP和TCP的区别；6.1 运输层的问题运输层处于通信子网以外的资源子网中，运输层为源主机和目标主机之间提供端到端的可靠通信服务。也就是说，运输层将屏蔽掉各通信子网的细节和差异，使高层用户看不到实现通信功能的物理链路是什么，看不见数据链路采用的协议是什么。向用户进程提供端到端（即进程到进程）的、可靠的、全双工通信通道。运输层一方面为会话层提供服务，另一方面使用网络层所提供的报务。这样，运输层的协议就和网络层提供的服务有关。网络层提供的服务愈完善，运输层协议就愈简单；网络层提供的服务愈简单，运输层协议就愈复杂。所以在不同服务类别的网络层中进行通信时，所使用的运输层协议的功能也就不同。TCP/IP的运输层中的两个协议TCP/IP的运输层中有两个不同的协议：用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）和传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）。如图8-4所示。应用层UDPTCPIP网络接口图8-4 TCP/IP运输层的UDP和TCPUDP和TCP都使用IP协议。也就是说，这两面三刀个协议在发送数据时，其协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）都作为下层IP数据报中的数据。接收数据时，IP数据报将首部去掉后，根据上层使用的运输协议，把数据部分交给上层的UDP或TCP。UDP在传送数据之前不需要预先建立连接。远地主机的运输层在收到UDP数据报，不需要给出任何应答。在TCP/IP体系中的许多应用服务都采用这种运输方式，如：TFTP、NFS等。TCP提供面向连接的服务，但不提供广播或多播服务。由于TCP提供面向连接的可靠服务，因此增加了许多的开销，如应答、流量控制、连接管理等。主动发起连接建立的进程叫做客户（client），被动等待连接建立的进程叫做服务器（server）。6.2 运输层协议1 端口应用层的各种进程是通过相应的端口与运输层进行交互的，在运输层与应用层的接口上所设置的端口是一个16bit的地址，用端口号进行标识。端口分为两类：一类是专门分配给一些最常用的应用程序，叫做熟知端口，商品号为01023。图8-5中举出了几个常用的熟知端口。另一类是一般的端口，用来随时分配给请求通信的客户进程。2 套接字TCP所使用的“连接”是指两个端点之间的虚连接，这样的端点叫做插口（socket），或套接字。插口由IP地址（32bit）和端口号（16bit）组成，共48bit。比如：图8-6中连接1的一对插口是：(3，500) 和 (5，25)连接2的一对插口是：(3，501) 和 (5，25)现在常把运输层与应用层之间的接口通称为应用程序接口API（Application Programming Interface）。8.3 用户数据报协议UDP用户数据报协议只在IP数据报服务的基础上增加了一点功能，这就是端口功能。UDP数据报有两个字段：首部字段和数据字段。首部字段中含8个字节，分为4个字段，每段都是2个字节。各字段的意义如下：源端口字段：源端口号目的端口字段：目的端口号长度字段：UDP数据报的长度检验和字段：防止UDP数据报在传输中出错UDP数据报首部中检验和的计算方法有些特殊：在计算检验和时在UDP数据报之前添加12个字节的伪首部，所谓伪首部是因为它不是UDP数据报的真正首部，只是在计算检验和时，临时和UDP数据连接在一起，得到一个过渡的UDP数据报，检验和就是按照这个过渡的UDP数据报来计算的。伪首部既不向下传送，也不向上递交。6.3传输控制协议TCPTCP是TCP/IP体系中的运输层协议，是面向连接的、提供双向可靠的、按序传送数据的服务。TCP协议数据单元的传送如下图所示：发送时：IP数据报去掉首部成为TCP报文段运输层去掉首部应用层报文应用层的报文运输层加上TCP的首部TCP报文段（TCP PDU）作为IP数据报的数据加上首部IP数据报接收时：TCP是如何保证数据传送可靠、按序、无丢失、无重复的呢？8.4.1 TCP的报文编号与接收确认报文编号：TCP将所要传送的整个报文看成是一个个字节组成的数据流，然后对每一个字节编一个序号。在建立连接时双方要商定初始序号，TCP将要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。接收的确认：TCP对接收到的数据的最高序号表示确认，所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。差错与重发：若发送方在规定的设置时间内没有收到确认，就要将未被确认的报文段重新发送。接收方若收到有差错的报文段，则丢