网络技术(第8章)

1、 第第8 8章章 传输控制传输控制n8.1 8.1 概述概述n8.2 8.2 传输层端口传输层端口n8.3 8.3 用户数据报协议用户数据报协议UDPUDPn8.4 8.4 传输控制协议传输控制协议TCPTCP 8.1 8.1 概述概述n传输层提供一条端到端的逻辑通道，它连接源站传输层提供一条端到端的逻辑通道，它连接源站和目的站的两个传输层实体，不涉及路径中间的和目的站的两个传输层实体，不涉及路径中间的路由器，传输层协议对这条逻辑信道进行数据传路由器，传输层协议对这条逻辑信道进行数据传输过程的控制，把传输数据交给目的应用进程。输过程的控制，把传输数据交给目的应用进程。 n传输层的另一个重要目的

2、是要加强数据传输的传输层的另一个重要目的是要加强数据传输的QoSQoS，在不可靠的在不可靠的IPIP服务基础上，提高传输的可靠性。服务基础上，提高传输的可靠性。 这主要体现在这主要体现在传输控制协议传输控制协议TCPTCP上。传输控制上。传输控制协议协议TCPTCP采取以下措施实现：面向连接，流量控制，采取以下措施实现：面向连接，流量控制，拥塞控制和差错控制。拥塞控制和差错控制。 8.1 8.1 概述概述n用户数据报协议用户数据报协议UDPUDP是非连接，不能提供可靠的传是非连接，不能提供可靠的传输服务，但较之输服务，但较之TCP, TCP, 简便快捷，服务效率高。简便快捷，服务效率高。 n网

3、际层使用网际层使用IPIP地址寻址，运输层使用端口号寻址。地址寻址，运输层使用端口号寻址。不同的端口号代表不同的应用进程。不同的端口号代表不同的应用进程。 传输层基于端口机制为源和目的应用进程之传输层基于端口机制为源和目的应用进程之间提供了端到端的逻辑通信。间提供了端到端的逻辑通信。 8.1 8.1 概述概述8.2 8.2 传输层端口传输层端口n协议端口：协议端口：TCP/UDPTCP/UDP通过端口与上层的应用进程通过端口与上层的应用进程交互，端口标识了应用层中不同的进程。交互，端口标识了应用层中不同的进程。 n端口号：端口号：1616位，位，TCP/UDPTCP/UDP分别可提供分别可提供

4、6553665536个端口。个端口。nTCP/UDPTCP/UDP将端口分为两类：将端口分为两类： 保留端口：保留端口：全局方式进行统一分配并公布于全局方式进行统一分配并公布于众，又称为众，又称为周知端口周知端口。分配给服务器进程，每一。分配给服务器进程，每一种标准的服务器都分配有一个周知端口号。号码种标准的服务器都分配有一个周知端口号。号码为为0 010231023，由因特网名称与数字地址分配机构，由因特网名称与数字地址分配机构 ICANNICANN管理。管理。8.2 8.2 传输层端口传输层端口 自由端口：自由端口：本地方式进行分配，用户可自由使本地方式进行分配，用户可自由使用。号码为用。

5、号码为10241024及以上。及以上。n通信端点的二元组描述：通信端点的二元组描述： （主机（主机IPIP地址地址, , 端口号）端口号）nTCPTCP连接的四元组描述：连接的四元组描述： （源主机（源主机IPIP地址地址, , 源端口号；目的主机源端口号；目的主机IPIP地址地址, , 目的端口号）目的端口号） 8.3 8.3 用户数据报协议用户数据报协议UDPUDP8.3.1 UDP8.3.1 UDP用户数据报用户数据报 UDPUDP报文封装报文封装 UDPUDP报文格式报文格式8B 8.3.3 UDP8.3.3 UDP的特点的特点优点：优点： 效率高：不需建立连接、撤消连接，报头只效率高

6、：不需建立连接、撤消连接，报头只有有8B8B。 缺点：缺点： 可靠性差，出现差错时不进行差错控制，传可靠性差，出现差错时不进行差错控制，传输是无连接的，不进行流量控制和拥塞控制。输是无连接的，不进行流量控制和拥塞控制。 应用：应用： 适合传输实时数据：如适合传输实时数据：如IPIP电话、视频会议等电话、视频会议等要求以恒定速率发送数据的情况。要求以恒定速率发送数据的情况。8.4 8.4 传输控制协议传输控制协议TCPTCP 8.4.1 TCP 8.4.1 TCP的编号与确认的编号与确认1 1、数据流、报文段和编号、数据流、报文段和编号nTCPTCP提供流传输机制，即数据流，提供流传输机制，即数

7、据流，流是无结构的流是无结构的字节序列字节序列。每次传输，把数据流划分为报文段。每次传输，把数据流划分为报文段。nTCPTCP对数据流按字节编上序号，序号的空间，对数据流按字节编上序号，序号的空间，3232比特，以便使序号循环一周的时间足够长。比特，以便使序号循环一周的时间足够长。 n最大报文段生存时间最大报文段生存时间MSLMSL为为120s120s，MSLMSL不应大于不应大于IPIP数据报的生存时间数据报的生存时间TTLTTL（120120秒）。秒）。 8.4.1 TCP 8.4.1 TCP的编号与确认的编号与确认2 2、TCPTCP确认机制确认机制n累计确认方式：接收方确认已正确收到的

8、、积累计确认方式：接收方确认已正确收到的、积累的连续数据流。延迟确认算法提高传输效率，累的连续数据流。延迟确认算法提高传输效率，延迟时间不能超过延迟时间不能超过500ms500ms。n数据捎带确认：若在延迟等待时间接收方也有数据捎带确认：若在延迟等待时间接收方也有了发给发送方的数据，接收方则用它。了发给发送方的数据，接收方则用它。 nTCPTCP收到了失序的报文段，即接收的数据流出收到了失序的报文段，即接收的数据流出现了间断，就立即发出一个对期望接收序号的现了间断，就立即发出一个对期望接收序号的确认确认 。 8.4.2 TCP 8.4.2 TCP报文段报文段1 1、TCPTCP报文段的格式报文

9、段的格式 8.4.3 TCP 8.4.3 TCP连接管理连接管理1 1、建立、建立TCPTCP连接连接 TCPTCP连接有如下特点：连接有如下特点：n两端点之间点对点的连接。两端点之间点对点的连接。 n全双工连接。全双工连接。n采用采用C/SC/S模式：主动发起连接的进程是客户，被模式：主动发起连接的进程是客户，被动等待连接请求的进程是服务器。动等待连接请求的进程是服务器。n连接的端点是用连接的端点是用IPIP地址和端口号二元组来标识，地址和端口号二元组来标识，一个连接则用一个四元组标识。一个连接则用一个四元组标识。nTCPTCP使用三次握手的方式建立连接。使用三次握手的方式建立连接。三次握手

10、的报文序列三次握手的报文序列 三次握手是为了防止已失效的连接请求再次传送三次握手是为了防止已失效的连接请求再次传送到服务器端。到服务器端。 如果由于网络不稳定，客户端以前发送的连接请如果由于网络不稳定，客户端以前发送的连接请求未及时到达服务方，客户端又重新发连接请求，并求未及时到达服务方，客户端又重新发连接请求，并建立了连接，但服务端又收到延迟到达的服务请求，建立了连接，但服务端又收到延迟到达的服务请求，并开了新的进程提供连接服务，客户端收到连接确认并开了新的进程提供连接服务，客户端收到连接确认后拒绝，后拒绝，若采用二次握手，客户端不通知服务端，会若采用二次握手，客户端不通知服务端，会造成服务

11、方资源的浪费造成服务方资源的浪费，而采用三次握手，客户端会，而采用三次握手，客户端会发出发出RSTRST报文段至服务方，这样服务方会立即退出连报文段至服务方，这样服务方会立即退出连接服务。接服务。三次握手为什么不能改成两次握手？三次握手为什么不能改成两次握手？ 8.4.3 TCP 8.4.3 TCP连接管理连接管理n是否可以用两次握手？可能产生错误。是否可以用两次握手？可能产生错误。三次握手清除延迟的连接请求三次握手清除延迟的连接请求 8.4.3 TCP 8.4.3 TCP连接管理连接管理2 2、关闭、关闭TCPTCP连接：连接：TCPTCP使用四次报文段交互关闭连接使用四次报文段交互关闭连接

12、半关闭状态半关闭状态(A到到B关闭，关闭，B到到A未关闭）未关闭） 8.4.3 TCP 8.4.3 TCP连接管理连接管理3 3、复位、复位TCPTCP连接连接 异常情况突然地关闭连接，发出一个报文段，异常情况突然地关闭连接，发出一个报文段，其码元字段的其码元字段的RST=1RST=1，对方的反应是立即退出连接。，对方的反应是立即退出连接。 8.4.4 TCP 8.4.4 TCP重传机制重传机制1 1、自适应重传机制、自适应重传机制 InternetInternet环境中，传输层数据报往返时间的环境中，传输层数据报往返时间的变化很大。原因有二：源端到目的端的路径不同，变化很大。原因有二：源端到

13、目的端的路径不同，所需时间就不同；网络负荷变化大，拥塞可能产所需时间就不同；网络负荷变化大，拥塞可能产生，使得即使同一路径但不同时间通过，所需时生，使得即使同一路径但不同时间通过，所需时间也会不同。间也会不同。 TCPTCP采用自适应重传机制。采用自适应重传机制。TCPTCP协议要求在发送端协议要求在发送端每发送一个报文段，就启动一个定时器并等待确认信息；每发送一个报文段，就启动一个定时器并等待确认信息；接收端成功接收新数据后返回确认信息。若在定时器超时接收端成功接收新数据后返回确认信息。若在定时器超时前数据未能被确认，前数据未能被确认，TCPTCP需要对报文段中的数据重新组织和需要对报文段中的数据重新组织和重传。重传。 8.4.5 TCP8.4.5 TCP流量控制流量控制 由接收方控制发送方的数据流量，数据链路层由接收方控制发送方的数据流量，数据链路层用滑动窗口机制实现。用滑动窗口机制实现。TCPTCP采用以下机制实现：采用以下机制实现：n可变窗口流量控制可变窗口流量控制n糊涂窗口综合症糊涂窗口综合症SWSSWS及其对策及其对策 8.4.6 TCP 8.4.6 TCP拥塞控制拥塞控制nTCP/IPTCP/IP拥塞控制最根本的措施是源抑制。拥塞控制最根本的措施是源抑制。n为了避免和控制拥塞，为了避免和控制拥塞，TCPTCP推荐使用以下技术：推荐使用以下技术：n慢启动慢启动