计算机网络运输层(2)

计算机网络,第5章运输层四,计算机学院,计算机网络,2,课程回顾,1、理解流量控制中，窗口的变化。2、拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。3、理解拥塞控制的方法。4、TCP首部中的控制位。5、TCP首部中的序号和确认号。6、当发送方的超时计时器时间到，还没有收到确认，说明什么？此时应采用什么办法控制？7、当发送方接到三个连续的相同确认，说明什么？此时应采用什么办法控制？,计算机学院,计算机网络,3,课程目标,掌握以下内容：1、TCP的连接与释放。2、数据包分析。,计算机学院,计算机网络,4,5-9TCP的运输连接管理1.运输连接的三个阶段,运输连接有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。连接建立过程中要解决以下三个问题：要使每一方能够确知对方的存在。要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。能够对运输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配。,计算机学院,计算机网络,5,客户服务器方式,TCP连接的建立都是采用客户服务器方式。主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)。被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。,用三次握手建立TCP连接,CLOSED,CLOSED,主动打开连接,被动打开连接,A,B,客户,服务器,5.9.1TCP的连接建立,A的TCP向B发出连接请求报文段，其首部中的同步位SYN=1，并选择序号seq=x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是x。TCP规定，SYN报文段不能携带数据，要浪费一个序号。,Rwnd:800,用三次握手建立TCP连接,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,5.9.1TCP的连接建立,B的TCP收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。该报文段不携带数据，但消耗序号。B在确认报文段中应使SYN=1，使ACK=1，其确认号ack=x1，自己选择的序号seq=y。,SYN-SENT,LISTEN,Rwnd:800,CLOSED,CLOSED,主动打开连接,被动打开连接,A,B,客户,服务器,A收到此报文段后向B给出确认，其ACK=1，确认号ack=y1。A的TCP通知上层应用进程，连接已经建立。,TCP标准规定，ACK报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号。,SYN-SENT,LISTEN,SYN-RCVD,Rwnd:500,Rwnd:800,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,B的TCP收到主机A的确认后，也通知其上层应用进程：TCP连接已经建立。,SYN-SENT,LISTEN,SYN-RCVD,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,Rwnd:500,Rwnd:800,Rwnd:800,用三次握手建立TCP连接的各状态,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,5.9.1TCP的连接建立,Rwnd:500,Rwnd:800,Rwnd:800,计算机学院,计算机网络,11,为什么A还要发送确认呢,已失效的连接请求报文段。第一个连接请求丢失，第二个连接请求到达了。连接建立。如果第一个没丢失，而是在数据传输完成之后到达接收方。B以为又要建立连接，于是给出确认，如果不采用三次握手，连接就建立完成。实际上，A并没有要建立连接，所以不给出确认，于是B就处在等待中，B收不到A的确认，就知道A没有要求建立连接。所以A还要发送确认。这就是所谓的三次握手。,CLOSED,数据包分析(1、第一个数据包),CLOSED,数据包分析(1、第一个数据包),数据包分析(1、第一个数据包),CLOSED,数据包分析(2、第二个数据包),CLOSED,数据包分析(2、第二个数据包),CLOSED,数据包分析(2、第二个数据包),CLOSED,数据包分析(3、第三个数据包),数据包分析(4、第四个数据包),数据包分析(5、第五个数据包),数据包分析(6、第六个数据包),数据包分析(6、第六个数据包),数据包分析(7、第七个数据包),数据包分析(8、第八个数据包),数据包分析(8、第八个数据包),数据包分析,CLOSED,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,CLOSED,5.9.2TCP的连接释放,数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。现在A的应用进程先向其TCP发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。A把连接释放报文段首部的FIN=1，其序号seq=u（已传送过的最后一个字节的序号加1），等待B的确认。,数据传送,通知应用进程,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,5.9.2TCP的连接释放,B发出确认，确认号ack=u1，而这个报文段自己的序号seq=v。TCP服务器进程通知高层应用进程。从A到B这个方向的连接就释放了，TCP连接处于半关闭状态。B若发送数据，A仍要接收。,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,5.9.2TCP的连接释放,若B已经没有要向A发送的数据，其应用进程就通知TCP释放连接。,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,5.9.2TCP的连接释放,A收到连接释放报文段后，必须发出确认。,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,5.9.2TCP的连接释放,在确认报文段中ACK=1，确认号ackw1，自己的序号seq=u+1。,ACK=1,seq=u+1,ack=w1,ACK=1,seq=u+1,ack=w1,FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u1,FIN-WAIT-1,CLOSE-WAIT,FIN-WAIT-2,LAST-ACK,被动关闭,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,CLOSED,5.9.2TCP的连接释放,TCP连接必须经过时间2MSL后才真正释放掉。,MSL：最长报文段寿命，建议2分钟,计算机学院,计算机网络,33,A必须等待2MSL的时间,第一，为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。第二，防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。A在发送完最后一个ACK报文段后，再经过时间2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段，都从网络中消失。这样就可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。,释放连接：数据包分析（1-1）,释放连接：数据包分析（1-2）,释放连接：数据包分析（1-3）,释放连接：数据包分析（2-1）,释放连接：数据包分析（2-2）,释放连接：数据包分析（2-3）,释放连接：数据包分析（3-1）,释放连接：数据包分析（3-2）,释放连接：数据包分析（3-3）,释放连接：数据包分析（4-1）,释放连接：数据包分析（4-2）,释放连接：数据包分析（4-3）,5.9.3TCP的有限状态机,TCP有限状态机的图中每一个方框都是TCP可能具有的状态。每个方框中的大写英文字符串是TCP标准所使用的TCP连接状态名。状态之间的箭头表示可能发生的状态变迁。箭头旁边的字，表明引起这种变迁的原因，或表明发生状态变迁后又出现什么动作。图中有三种不同的箭头。粗实线箭头表示对客户进程的正常变迁。粗虚线箭头表示对服务器进程的正常变迁。另一种细线箭头表示异常变迁。,TCP的有限状态机,CLOSED,ESTABLISHED,LISTEN,CLOSE_WAIT,FIN_WAIT_1,SYN_RCVD,FIN_WAIT_2,CLOSING,TIME_WAIT,SYN_SENT,LAST_ACK,主动打开,被动打开,被动关闭,主动关闭,起点,被动打开,主动打开发送SYN,同时打开,收到SYN，发送SYN,ACK,收到ACK,数据传送阶段,关闭发送FIN,关闭发送FIN,关闭发送FIN,收到RST,收到SYN发送SYN,ACK,关闭或超时,收到ACK,收到SYN,ACK发送ACK,收到ACK,收到ACK,收到FIN发送ACK,收到FIN,ACK发送ACK,收到FIN发送ACK,同时关闭,收到FIN发送ACK,发送SYN,定时经过两倍报文段寿命后,关闭,计算机学院,计算机网络,48,练习题3-1,TCP使用三次握手协议来建立连接，设甲乙双方发送报文的初始序号分别为X和Y，甲方发送（）的报文给乙方，乙方接收报文后发送（）的报文给甲方，然后甲方发送一个确认报文给乙方便建立了连接。A.SYN=1,序号=XB.SYN=1,序号=X+1,ACKx=1C.SYN=1,序号=YD.SYN=1,序号=y,ACKy+1=1A.SYN=1,序号=X+1B.SYN=1,序号=X+1,ACKx=1C.SYN=1,序号=Y,ACKx+1=1D.SYN=1,序号=y,ACKy+1=1（注：ACK的下标为捎带的序号）解答：A；C,计算机学院,计算机网络,49,练习题3-2,TCP为了实现可靠的服务，采用超时重传、确认捎带技术。其中，在确认信息中捎带（）的序号以减少通信量。A.上一个已接收的报文B.下一个希望接收的报文C.正在发送的报文D.下一个将要发送的报文解答：B,计算机学院,计算机网络,50,练习题3-3,主机甲和主机乙之间已建立一个TCP连接，TCP最大段的长度为1000字节，若主机甲的当前拥塞窗口为4000字节，在主机甲向主机乙连续发送2个最大报文段后，成功收到主机乙发送的第一段的确认段，确认段中通告的接收窗口大小为2000字节，则此时主机甲还可以向主机乙发送的最大字节数是（）。A.1000B.2000C.3000D.4000解答：A解析：主机甲向主机乙连续发送2个最大报文段，而主机甲只成功收到第一段的确认，此时，发送窗口大小变为2000字节，所以，主机甲还可以向主机乙发送1000字节。注意：拥塞窗口为4000字节的时候，发送窗口应为多少？,计算机学院,计算机网络,51,课程总结,1、TCP连接与释放。理解TCP的工作原理，可靠传输的机制，连接与释放的过程。2、数据包分析。如何捕获并分析数据包。根据捕获的数据包进行分析，验证计算机网络原理，并能