课件-第6章-传输层与数据传输

1、课件_第6章_传输层与数据传输课件_第6章_传输层与数据传输小张小刘通信设备传输介质传输层的主要功能传输层关注的是：数据包在通信双方的终端上是如何知道将数据发送给哪个应用程序的呢小张小刘通信设备传输介质传输层的主要功能传输层关注的是：数据目录Contents了解传输层功能了解传输层与网络层关系理解传输层通信方式学习目标1传输层概述2传输层与上下层之间的关系3传输层通信过程举例目录Contents了解传输层功能学习目标1传输层概述2传输1.传输层概述4 1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层OSI参考模型TCP/IP

2、协议栈传输层主要协议TCPUDP实现端到端的传输1.传输层概述6 1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输2.传输层与上下层关系5 应用1应用2TCP/UDPIP应用1应用2TCP/UDPIPIP数据链路层物理层DLPHDLPH2143521435213路由器IP协议为主机之间提供通信传输协议为进程之间提供通信传输层通过接口区分不同的服务发送端接收端网络层传输层应用层数据链路层物理层网络层传输层应用层传输层主要是在网络层在通信两端已经建立连接的基础上实现端到端的传输2.传输层与上下层关系7 应用1应用2TCP/UDPIP应用2.传输层与上下层关系6 单位A收发员单位B收发员主机（终端系统）=

3、A/B单位网络层协议=邮寄服务（包括邮递员）传输层协议=单位收发员进程=单位员工端口=单位员工的姓名应用程序消息=信封里的信应传给哪个应用处理呢？接收端主机应用程序1数据部分应用程序2应用程序3应用程序4应用程序5IP首部发送端发送的数据应该投给谁呢2.传输层与上下层关系8 单位A收发员单位B收发员主机（终端2.传输层与上下层关系7 Internet网络层IP协议作用范围传输层协议作用范围由于有了传输层，程序员只需专注程序开发，无需关注底层通信应用进程应用进程差错控制1流量控制2拥塞控制32.传输层与上下层关系9 Internet网络层IP协议作用3.传输层通信过程举例8 服务器端客户端TCP

4、首部以太网首部IP首部发送端口49152目标端口80连接请求标志服务器端开启的服务监听端口80，监听客户端的连接请求，并积极给出响应。为了使用HTTP服务，客户端向服务器端的80端口发起连接请求，并将自身端口设置为临时端口49152。NamedDNS53DhcpdDHCP67OSHttpdHttp80HttpdHttp803.传输层通信过程举例10 服务器端客户端TCP首部以太网首传输层协议特点N 网络基础传输层协议特点N 目录Contents了解面向连接的含义了解面向无连接的含义学习目标1面向连接的TCP2面向无连接的UDP3两种协议比较目录Contents了解面向连接的含义学习目标1面向连

5、接的T1.面向连接的TCP11 面向连接的会话建立的通信信道是一条逻辑链路，TCP协议属于面向连接的协议。1.面向连接的TCP13 面向连接的会话建立的通信信道是一条1.面向连接的TCP12 面向连接的会话建立的通信信道是一条逻辑链路主机A主机B路由器A路由器B路由器D路由器C1.源应用程序向目的端请求一个面向连接的通信会话2.两端建立会话3.在逻辑连接上开始数据传输4.传输结束时，信道解除连接TCP:使用顺序控制或重发机制保证数据传输的可靠性流控（流量控制）、拥塞控制、差错控制1.面向连接的TCP14 面向连接的会话建立的通信信道是一条2.面向无连接的UDP13 面向无连接的服务中，发送方和

6、接收方之间没有建立连接，每个分组含有源地址和目的地址，自行寻址UDP是不具有可靠性的数据包协议如视频、咨询、股票等，用的几乎全都是UDP协议2.面向无连接的UDP15 面向无连接的服务中，发送方和接收3.两种协议比较14 TCPUDP比较方面协议类型可靠性控制机制发送顺序分组顺序面向连接面向无连接提供可靠传输提供不可靠传输流控、拥塞控制、差错控制无尽量按序到达不一定按序到达不会丢失数据，适合大数据量交换高速传输和实时性有较高要求的通信3.两种协议比较16 TCPUDP比较方面协议类型可靠性控制端口号的作用N 网络基础端口号的作用N 目录Contents了解端口号的作用学习目标1网络通信的五元组

7、2端口号的应用举例目录Contents了解端口号的作用学习目标1网络通信的五元1.网络通信的五元组17 对于一次通信可以通过一个五元组来标识其唯一性Internet客户端A客户端B客户端C服务器A服务器B源IP地址目的IP地址协议源端口号目的端口号1.网络通信的五元组19 对于一次通信可以通过一个五元组来标2.端口号的使用18 端口号主要是区分服务类别和在同一时间进行多个会话FTP文件1(1025)文件2(1026)TCPIPFTPWWW文件1(21)文件2(21)网页(80)TCPIPWWW浏览器(1029) TCP IP主机A服务器B主机C2.端口号的使用20 端口号主要是区分服务类别和在

8、同一时间进端口号的分类N 网络基础端口号的分类N 目录Contents理解端口号的分类掌握常用知名端口的分配学习目标1端口号的分类方式2端口号与协议的对应关系目录Contents理解端口号的分类学习目标1端口号的分类方1.端口号的分类21 端口号是由16位二进制数组成，最大为65535系统端口号又称知名端口号范围是0到1023每个端口号对应固定应用FTP20、21HTTP80对于应用程序，也可自行设定： HTTP8080用户端口号动态端口号又称注册端口号范围是1024到49151没有明确的定义服务对象又称临时端口号范围是49152到65535系统分配给应用程序使用使用完成后释放这个端口1.端口

9、号的分类23 端口号是由16位二进制数组成，最大为62.端口号与协议的对应关系22 服务类型端口号传输层协议内 容ftp-data20tcp/udp文件传输协议ftp21tcp文件传输协议ssh22tcp/udpSSH远程登录协议telnet23tcp/udp远程登录协议smtp25tcp简单邮件传输协议dns53tcp/udp域名系统tftp69udp小型文件传输协议http80tcp超文本传输协议pop3110tcp邮局协议snmp161udp简单网络管理协议https443tcp超文本传输安全协议2.端口号与协议的对应关系24 服务类型端口号传输层协议内 TCP协议N 网络基础TCP协议

10、N 目录Contents掌握TCP协议特点理解TCP协议格式学习目标1TCP协议特点2TCP协议应用场景目录Contents掌握TCP协议特点学习目标1TCP协议特1. TCP协议特点25 TCP面向连接的可靠传输数据的破坏丢包重复分片顺序混乱IP协议TCP:传输控制协议，为了在主机间实现高可靠性数据交换的传输协议面向无连接的不可靠的协议1. TCP协议特点27 TCP面向连接的可靠传输数据的破坏2.TCP协议应用场景26 HTTPFTPDNSTelnet主要用于对网络传输可靠性高的环境SMTP2.TCP协议应用场景28 HTTPFTPDNSTelnetTCP协议报文格式N 网络基础TCP协议

11、报文格式N 目录Contents掌握TCP协议特点理解TCP协议格式学习目标1TCP协议报文结构2TCP协议格式及个字段作用目录Contents掌握TCP协议特点学习目标1TCP协议报源端口号1端口号占用16位源端口（16）源端口是由发送方进程产生的一个随机数，一般使用临时端口。源端口号1端口号占用16位源端口（16）源端口是由发送方进程目标端口号2端口号占用16位目标端口目标端口（16）接收端的进程接收端收到数据段后，根据其来确定把数据送给哪个应用程序的进程。目标端口号2端口号占用16位目标端口目标端口（16）接收端的序列号3占用32位不同的数据段按序列号把数据段重新排列序列号（Sequen

12、ce Number，32）序列号3占用32位不同的数据段按序列号把数据段重新排列序列号确认号4占用32位下一个期望收到的段的序列号如果是X确认号（Acknowledgement Number，32）代表前X-1各收到确认号4占用32位下一个期望收到的段的序列号如果是X确认号（数据偏移5占用4位TCP所传输的数据应该从TCP包的哪个位开始计算也表示首部长度数据偏移如：01117报头区长度为：7*32bits=224bits=28Bytes数据偏移5占用4位TCP所传输的数据应该从TCP包的哪个位开保留字段6占用6位部分保留位作为今后扩展功能用保留字段保留字段6占用6位部分保留位作为今后扩展功能用

13、保留字段标志位7占用6位URG：紧急指针有效位ACK：确认位PSH：推送位RST：重置位SYN：同步序号位FIN：结束位，URGACKPSHRSTSYNFIN标志位7占用6位URG：紧急指针有效位UAPRSF标志位8占用16位说明本地可接收数据段的数目窗口大小（16位）流量控制机制标志位8占用16位说明本地可接收数据段的数目窗口大小（16位校验和9占用16位差错控制通过在发送端和接收端两次计算结果，看是否相同校验和（16）校验和9占用16位差错控制通过在发送端和接收端两次计算结果，紧急指针10占用16位用来确定紧急数据的最后一个字节的位置。优先快速地获取紧急数据紧急指针（16）紧急指针10占用

14、16位用来确定紧急数据的最后一个字节的位置。可选项11TCP首部中附加的一些信息，用于提高TCP传输性能最大报文长度时间戳选项选择性确认选项可选项可选项11TCP首部中附加的一些信息，用于提高TCP传输性能填充13填充0，用于保证首部的长度是32位的整数倍填充填充13填充0，用于保证首部的长度是32位的整数倍填充数据14数据数据字段内容是上层所封装的完整数据。数据14数据数据字段内容是上层所封装的完整数据。TCP连接建立与释放N 网络基础TCP连接建立与释放N 目录Contents掌握TCP建立连接过程掌握TCP断开连接过程学习目标1TCP连接建立过程2TCP连接断开过程目录Contents掌

15、握TCP建立连接过程学习目标1TCP连Internet源端目的端1. TCP连接建立过程44 建立连接三次握手TCP：面向连接的协议释放连接四次挥手请求确认确认延迟或丢失延迟或丢失Internet源端目的端1. TCP连接建立过程46 建立1. TCP连接建立过程45 三次握手发送端接收端应答确认seq=300，ack=101请求建立连接seq=100SYN=1SYN=1，ACK=1应答确认seq=101，ack=301源端口（16）目标端口（16）序列号（Sequence Number，32）确认号（Acknowledgement Number，32）数据偏移TCP报文格式保留字段URGAC

16、KPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校验和（16）紧急指针（16）可选项填充数据SYNACKACK=11. TCP连接建立过程47 三次握手发送端接收端应答确认2. TCP连接断开过程46 四次挥手发送端接收端确认此方向断开seq=301，ack=102请求断开连接seq=101FIN=1ACK=1确认此方向断开seq=102，ack=303源端口（16）目标端口（16）序列号（Sequence Number，32）确认号（Acknowledgement Number，32）数据偏移TCP报文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校验和（16）紧急指针（16

17、）可选项填充数据FINACKACK=1请求断开连接seq=302，ack=102FIN=12. TCP连接断开过程48 四次挥手发送端接收端确认此方TCP通信抓包体验N 网络基础TCP通信抓包体验N 目录Contents掌握数据包抓包方法理解TCP通信过程学习目标1TCP抓包方法及过程2TCP连接过程分析目录Contents掌握数据包抓包方法学习目标1TCP抓包方1. TCP抓包方法及过程49 启动Wireshark抓包功能1在浏览器中输入网址2停止抓包3对抓取的数据包进行过滤4抓包操作过程：1. TCP抓包方法及过程51 启动Wireshark抓包功2. TCP连接过程分析50 2. TCP

18、连接过程分析52 TCP可靠性传输机制N 网络基础TCP可靠性传输机制N 目录Contents了解TCP可靠性传输机制了解TCP未被确认的几种情况学习目标1可靠性传输应答机制2未被确认的几种情况目录Contents了解TCP可靠性传输机制学习目标1可靠性1.可靠性传输应答机制53 确认应答在TCP中，当发送端的数据到达接收端时，接收端会返回一个已收到消息的通知，这个消息叫做确认应答（ACK）发送端接收端数据（1-100）确认应答 下一个101数据（101-200）确认应答 下一个201发送1-100号数据给予确认发送101-200号数据给予确认肯定的确认应答是返回一个下次接收时期望的TCP数据

19、包的序列号（Acknowledgement Number）。1.可靠性传输应答机制55 确认应答在TCP中，当发送端的数2.未被确认的几种情况54 发送端接收端应答确认ack=101重新发送数丢失确认应答（下一个是101）数据丢失，没有确认数据（1-100）(1)数据丢失重新发送特定时间数据（1-100）2.未被确认的几种情况56 发送端接收端应答确认重新发送数丢2.未被确认的几种情况55 发送端接收端应答确认ack=101重新发送数确认应答（下一个是101）产生错误丢弃，没有确认数据（1-100）(2)数据传输错误重新发送特定时间数据（1-100）2.未被确认的几种情况57 发送端接收端应答

20、确认重新发送数确2.未被确认的几种情况56 发送端接收端丢弃数据，重新应答确认ack=101重新发送数确认应答（下一个是101）数据（1-100）(3) 确认应答丢失重新发送特定时间数据（1-100）应答确认ack=101丢失达到一定重发次数之后，如果仍没有任何确认应答返回，就会判断为网络或对端主机发生了异常，强制关闭连接2.未被确认的几种情况58 发送端接收端丢弃数据，重新应答确TCP滑动窗口及流控N 网络基础TCP滑动窗口及流控N 目录Contents了解滑动窗口作用了解滑动窗口确认机制理解流量控制原理学习目标1滑动窗口工作方式2滑动窗口确认机制3滑动窗口流控工作原理目录Contents了

21、解滑动窗口作用学习目标1滑动窗口工作方1.滑动窗口工作方式59 滑动窗口是指无需等待确认应答而可以继续发送数据的最大值。发送端接收端数据（100）确认应答 下一个101数据（101）确认应答 下一个102发送100号数据给予确认发送101号数据给予确认TCP发送数据是以段为单位的最大消息长度 （MSS）最大消息长度正好是IP中不会被分片处理的最大数据长度1.滑动窗口工作方式61 滑动窗口是指无需等待确认应答而可以1.滑动窗口工作方式60 使用滑动窗口：发送端接收端100暂不确认101暂不确认102暂不确认103确认应答，下一个104这个机制实现了使用大量的缓冲区，通过对多个段同时进行确认应答的

22、功能1.滑动窗口工作方式62 使用滑动窗口：发送端接收端100暂2.滑动窗口确认机制61 发送端接收端1-100确认应答，下一个101101-200确认应答，下一个201201-300301-400确认应答，下一个201丢失401-500确认应答，下一个201201-300确认应答，下一个501收到3个以上同样的应答，将会重发将301-500的数据放入缓冲区，等到201-300到达后交给应用程序在没有使用窗口控制的时候，没有收到确认应答的数据都会被重发。而使用了窗口控制，某些确认应答即便丢失也无需重发，可以通过下一个应答进行确认2.滑动窗口确认机制63 发送端接收端1-100确认应答，下3.滑

23、动窗口流控工作原理62 流量控制在两端发送数据前协商滑动窗口的大小，然后按照滑动窗口限定的缓冲区大小进行发送数据发送端接收端协商窗口大小（win=3）确认窗口大小（win=3）确定窗口大小（win=3）请求建立连接seq=100应答确认seq=300，ack=101应答确认seq=101，ack=301seq=102连续发送3段数据seq=103seq=1043.滑动窗口流控工作原理64 流量控制在两端发送数据前协商滑TCP拥塞控制N 网络基础TCP拥塞控制N 目录Contents了解拥塞窗口作用了解拥塞窗口的设置方法学习目标1拥塞窗口的作用2拥塞窗口的设置方法目录Contents了解拥塞窗口

24、作用学习目标1拥塞窗口的作用1.拥塞窗口的作用65 拥塞窗口是发送端根据网络拥塞情况得出的窗口值，是来自发送端的流量控制发送端接收端如果发送量过大，水桶可能会溢出如果产生拥塞，漏斗可能会溢出接收窗口来控制拥塞窗口来控制1.拥塞窗口的作用67 拥塞窗口是发送端根据网络拥塞情况得出2.拥塞窗口的设置方法66 发送端接收端协商窗口大小（win=3）确认窗口大小（win=3）确定窗口大小（win=3）协商窗口大小seq=100应答确认seq=300，ack=101应答确认seq=101，ack=301seq=102连续发送3段数据seq=103seq=104应答确认seq=300，ack=102seq

25、=103调整拥塞窗口为1一次只发送一段数据拥塞窗口的修正2.拥塞窗口的设置方法68 发送端接收端协商窗口大小（win2.拥塞窗口的设置方法67 拥塞窗口的设置发送端接收端1-100101-200201-300301-400确认应答，下一个101401-500确认应答，下一个201501-600确认应答，下一个301超时时间内未收到应答，拥塞窗口大小不变拥塞窗口100100100100200300400超时时间内收到应答，增加一个段的大小2.拥塞窗口的设置方法69 拥塞窗口的设置发送端接收端1-1TCP差错控制N 网络基础TCP差错控制N 目录Contents了解常用差错控制方法理解校验和校验过

26、程学习目标1校验和（Checksum）2确认应答3超时目录Contents了解常用差错控制方法学习目标1校验和（C1.校验和（Checksum）70 校验每一个数据段都包含校验和字段，用来检测受损数据段。发送端校验和为：10011011 01001001发送端校验和为：10011011 01001001接收端校验和为：01100100 10110110求和为：11111111 11111111结果全为1证明传输正确。1.校验和（Checksum）72 校验每一个数据段都包含校2.确认应答71 它可以只对某一个数据段进行确认应答选择确认应答可以对一组数据段进行确认延迟确认应答指TCP的确认应答可

27、以和回执数据通过一个包发送，这种机制可以使收发的数据量减少。捎带应答2.确认应答73 它可以只对某一个数据段进行确认应答选择确认3.超时72 受损数据段丢失的数据段重复的数据段失序的数据段丢失的确认发送端接收端受损丢失不确认应答确认确认丢失不确认3.超时74 受损数据段丢失的数据段重复的数据段失序的数据段UDP协议格式及应用N 网络基础UDP协议格式及应用N 目录Contents了解UDP协议作用理解UDP协议格式了解UDP协议的应用学习目标1UDP协议特点及格式2UDP协议应用目录Contents了解UDP协议作用学习目标1UDP协议特1. UDP协议特点及格式75 UDP全称是用户数据报协议，它是一种面向非连接的协议。UDP不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点。分组传输顺序的检查与排序由应用层完成。实时流多媒体、实时