2015协议分析-第5章传输层

请记第5第5章传输层本章

请记掌握：用户数据报协议UDP掌握：传输控制协议TCP了解：StreamControlTransmissionProtocol25章传输层协议请记网络应应进应进通信网络层协议作用传输层协议作用35章传输层协议请记;计算机网络最本质的活动是分布在不同机之间的进程通信，以实现各种网络服务功能设置传输层的主要目的就是要实现分布45章传输层协议

请记进程和进程通信是操作系统中的一个最进程是一个动态的概念，它是一个程序的执行过程55章传输层协议请记正在运行的进程等待分配CPU的进程叫做就绪等待其他的条件的进程叫做等进程状态反映出进程执行过程要保证系统正常地工作，操作系统必须对进程的创建撤消与状态转换 65章传输层协议请记在解决单机环境下操作系统的进程通信中BSDUNIX引入了管道（pipe）、命名管道（namedAT&TUNIX引入了消息（message）、共 通信（interprocesscommunication，IPC）机制；IPC机制也不适应于网络环境中的进75章传输层协议请记网络环境中分布式进程通信的特用一句最简单的话去描述计算“计算机网络是分布在不同地理位置的 立的算机系统的集合用户共享的网络资源及网络所能提供的是通过网络环境中的分布式进程通信来85章传输层协议请记网络环境中的进程通信与单机系统内部的进程通信的主要区网络中主机的高不是在同一个主机系统之中，没有一个统一 进行控与管理网络中一台主机活动状位于其他主机系统中的各个进这些进程什么时间参与网络活95章传输层协议请记网络环境中分布式进程通信需要解决进程命名与寻址多重协进程间相互作用5章传输层协议请记在一台计算机中，不同的进程用进程号（processID）惟一地标识出网络环境中完整的进程标识应 机地址-本地进程标识主机地址 进程标识进程地址也叫做 （portnumber）5章传输层协议多重协

请记协协议类IP地端UNIX操作系统的TCP/IP的传输层就有TCP协议和协议网络环中一个程全网惟的标识要个三元，地本端 。 5章传输层协议请记笔网络环境中一个完整的进程通信标识需来表示协议本地地远地地

远地在UNIX操作系统中5章传输层协议请记进程间相互作用模式：Client/ServerClient/Server模型的基本概;;每一项网络服务都是对应一个“服务程序”进程“服务程序”进程要为每一个获准的网络用户请求一组规定的动作，以满足用户网络资源5章传输层协议请记笔网络环境中进程通信要解决的进程间相互作用的模式在TC/I/Clin/Sv);客户与服务器分别表示相互通信的两个应用程序的5章传输层协议请记为什么要采用客户机/服务器模网络资源分布的网络资源分布的不均匀性表现在硬件、软件和数据网络资源分布的不均匀性是客观存在的，同时也是应用系统设计者的设计思想的5章传输层协议请记网络环境中进程;网络分布式进程之间不存在一 的调度与协调必须要建立一制，为准备通信的进程之间建立起连接，在进程交换数据的过程中连接，为数据交换提5章传输层协议请记客户—一次进程通信中 每一次通信由客户进程随机启服务器进程处于等待状态，及时响应客5章传输层协议请记进程通信中Client/Server模型实现方客户机/服务器模型的工作实质是“请求为了实现服务器的功能，在服务器的设务器的并发请求处理并发服务器的进程标服务器5章传输层协议请记解决服务器处理并发请求的基本方案设计一个并发服5章传输层协议并发服务器（concurrent

请记并发服务器的是使用一个守护程序;（aste），（slv；主服务器必须拥有一个全网公认的进程5章传输层协议请记客户与并发服务器建立传输连5章传输层协议请记重复服务器（interative通过设置一个请求队列 客户机的服务请求5章传输层协议请记比并发服务器并发服务器可以处理多个客户的服务请从服务器不依赖主服务器而独立处理客不同的从服务器可以分别处理不同的客户的服务请系统的实时性重复服务器并发服务器适应于面向连接的服务类重复服务器适应于无连接的服5章传输层协议请记笔讨主动启动与服务器进程通信的程序叫做服务器程序在网络中一台计算机上运行，接受来客户的服务请求，提供一种服客户/服务器是软件设计中进程间相互作用关系的模5章传输层协议请记传输主机主机传输层端主机主机传输层端-端通信协网络层协网络层协数据链路层协数据链路层协物理层协物理层协通信子网传输应用传输应用网络网络数据链路物理网络数据链路物理网络数据链路物理5章传输层协议请记传输层协议的基本功传输层的目标是向应用层应用程序进程之间的通信，供有效、可靠、保证质量的;5章传输层协议请记传输协传输层之间传输的报文叫做传输协议数（TransportProtocolTPDU有效载荷是应用层的数帧头分组头TPDU头TPDU有效载 分组有效载荷 帧有效载荷 5章传输层协议请记网络服务与服务质量服务网络层次结构中，各层之间有严格的依的分工和协作集中地体现在相邻层之间服务是描述相邻层之间关系的重要概网络服务体现在低层向相邻上层提供的低层是服务提供者 是服务的用户5章传输层协议请记衡量服务质量QoS的主要连接建立延迟/连接释放延迟连接建立/释放失败概传输时吞吐率残留误码率传输失败概率5章传输层协议请记连接建从传输服务用户要求建立连接到收到连经历的时间它包括了远端传输实体的处理在最大连接建立延迟时间内，连接未能建立的可能由于网络拥塞，缺少缓冲区或其他原因造 5章传输层协议请记吞吐吞吐率是在某个时间间隔内测得的每秒数据的字节数每个传输方向分别用各自的吞吐率来衡传输每个方向的传输延迟是不同5章传输层协议请记残余误残余误码率用于测量丢失或乱序的报文的报文数的百分理论上残余误码率应为零，实际上它可值安全安全保护为传输用户提供了传输层的保 的 或修改数据5章传输层协议请记优先为传输用户提供用以表明哪些连接更为当出现内部问题或拥塞情况下，传输层本身自发终连接的可能性5章传输层协议请记连接；,量而设置的5章传输层协议请记用户报文协议UDP协议的UDP是一种无连接的、不可靠的传输层协议能；设计比较简单的UDP协议的目的是希望以最小的来达到网络环境中的进程通信进程发送的报文较短，同时对报文的可靠性要求不高那么可以使用UDP协议5章传输层协议UDP的基本

请记发送端接收端IPIPIP发送端接收端IPIPIPIPUDPUDPUDPUDP5章传输层协议请记UDP本工作过程描UDP和接UDP数据报UDP件将用户数据封UDPIP进行IP装和转数据报的接IP接UDP交给UDP各端端口判断该报文的目的 是否与当前端口匹若匹配成功，将该数据报保存到相应端口的接收队列（若队列已满，则丢弃该数据报若未匹配，则丢弃该数据报，同时向源端发送ICMP5章传输层协议UDP报文传输队

请记5章传输层协议UDP的复用和分5章传输层协议

请记请记UDPTCP/IP协议族中用 来标识进程 是在0到65535之间的整数客户程序随机选取的临时 每一种服务器程序被分配了确定的全局；每一个客户进程都知道相应的服务器进号5章传输层协议请记UDP使用的熟知端服务进程说明53Nameserver67Bootps68Bootpc69TFTPSNMP5章传输层协议请记UDP8BUDP 1516 315章传输层协议请记SourcePort—16位。源端口是可选字段。当使用时，它表DestinationPort—16位。目标端口在特殊因特网目标地址Length—16位。该用户数据报的八位（字节）长度，包括议头和数据。长度最小值为8，最长长度为65515（IP的最 减去）Checksum—16位。IP议头、UDP议头和数据位Data—包含上层数据信5章传输层协议008目的IPUDPUDP数据UDP检验和的检验范围：伪头UDP应用层5章传输层协议

请记请记伪报头UDP其中的信息是从IP组头的分组头中使用伪报头是为了验证UDP了目的系统伪报头的采用在一定程度 了网络结构分层的则5章传输层协议请记5章传输层协议请记5章传输层协议请记Answerthefollowingquestions:a.WhatistheminimumsizeofaUDPWhatisthe umsizeofaUDPWhatistheminimumsizeofprocessdatathatcanbeencapsulatedinaUDPdatagram?Whatisthe umsizeoftheprocessdatathatcanbeencapsulatedinaUDPdatagram?5章传输层协议

请记ThefollowingisadumpofaUDPheaderinhexadecimalformat.CB84000D001C00WhatisthesourceportWhatisthedestinationportWhatisthetotallengthoftheuserWhatisthelengthoftheIsthepacketdirectedfromaclienttoaserverorviceversa?5章传输层协议请记传输控制协议TCP协议的主要特TCP是一种面向连接的全双工通TCP采用的最基本的可靠性技术是5章传输层协议请记TCP协议与其他协议的层次应应用层传输层网络层5章传输层协议TCP的 分配和Socket地TCP常用的熟知5章传输层协议

请记端服务进程端服务进程说明20212325SMTP5380HTTPTCP报文段

请记TCP 15 校验和（16位5章传输层协议

请笔请源端口目的端口序确认号字固首首数保窗口偏检验紧急指针选项（度可变填充 5章传输层协议

请笔请首首目的端口序首数偏

确认号紧急指窗紧急指窗保充填选项（长度可变充填序号字段——4字节。TCP连接中传送的数据流5章传输层协议

请笔请首源端 目的首序首

确认号数 保偏

UAPRCSGK

RSSY 窗TN检验 紧急指选项（长度可变 填5章传输层协议

请笔请源端 目的端

序字确认 固首部数偏

UA保留 RCSGK

RS 首SY 窗TN检验 紧急指选项（长度可变 填数据偏移——占4bit，它 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）。5章传输层协议

请首请首序确认号首数偏保URG窗口检验紧急指针选项（度可变填充应置为0。5章传输层协议

请首请首源端口序确认号首数偏保窗口检验紧急指针选项（度可变填充URGURG15章传输层协议

请首请首源端口目的端口序确认号首数保窗口偏检验紧急指针选项（度可变填充ACKACK1时确认号字段才有效。当ACK0时，确认号无效。5章传输层协议

请笔请

目的端口序字确认 固首数 保偏

UAPRCSGK

RS 首SY 窗TN检验 紧急指选项（长度可变 填PSH(PuSH)——TCP收到推送比特5章传输层协议

请笔请源端口目的端口序源端口目的端口序确认号首数偏保RST窗口检验紧急指针选项（度可变填充首RSTReSeTRST1 5章传输层协议

请笔请源端口目的端口序源端口目的端口序确认号首数偏保窗口检验紧急指针选项（度可变填充首同步比特SYN——同步比特SYN置为1，就表示 5章传输层协议

请笔请源端口目的端口序源端口目的端口序确认号首数偏保窗口检验紧急指针选项（度可变填充首终止比特FIN(FINal)——用来释 5章传输层协议

请请首源端口目的端口序确认号首数保F窗口偏N检验紧急指针选项（度可变填充窗口字段2字节。窗口字段用来控制对方发送确定确定对方的发送窗口的5章传输层协议

请笔请首源端 目的首序

确认号首数 保偏

UAPRCSGK

RSSY 窗TN检验 紧急指选项（长度可变 填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5章传输层协议

请笔请源端口目的端口序源端口目的端口序确认号首数保窗口偏检验紧急指针选项（度可变填充首紧急指针字段——占16bit。紧急指 报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在5章传输层协议SSTCP报文段中的数据字段的最大长度数据字段加TCP首部才等于整个的TCP报文段选项（长度可变填充5章传输层协议TCPUsedtoextendTCPDefinedTCPEndofOptionNoumSegmentTCPWindowTCP5章传输层协议

请记请记EndOfOptionListandEndofOptionAsingleoctetwiththeoptionkindsetto0,whichindicatesthatnootheroptionsfollowNoAsingleoctetwiththeoptionkindsetto1,whichisusedbetweenTCPoptionsfor4-bytealignment5章传输层协议请记AMultiple-OctetTCPOptionKindOptionLengthOptionoctets

..5章传输层协议请记 umSegmentIP5章传输层协议请记umSegmentSizeOptionKindOptionLengthumSegmentOptionKindSetto2(0x02)tooption

==theOptionLengthSetto4(0x04)toindicatethatthesizeoftheentireMSSoptionis4bytes.umSegmentSizeTwobytesthatindicatetheMSSofreceivedsegments.ForIPdatagramssentonanEthernetnetworksegmentusingEthernetIIencapsulation,theMSSis1460(anIPMTUof1500minus40bytesforminimum-sizedIPandTCP5章传输层协议请记TCPWindowScaleOption =Option =ShiftShiftCountOnebytethatindicatesthescalingfactorastheexponentof2.Forexample,foraShiftCountof5,thescalingfactoris2^5,or32.5章传输层协议请记SelectiveAcknowledgmentTwodifferentTCPTheSelectiveAcknowledgment(SACK)-Permittedoptiontonegotiatetheuseofselectiveacknowledgments

TheSACKoptiontoindicatethenoncontiguousdata(非相邻数据或不连续数据blocksthathavebeenreceivedSACKPermitted

请记Option =Option =TheSACK-PermittedoptionissentinsegmentswiththeSYNflagsetandindicatesthattheTCPpeercanreceiveandinterpret（/explain）theTCPSACKoptionwhendataisflowingonthe《网络协议分析及应用》第5SACK=OptionKindOption=LeftEdgeof1stBlockRightEdgeof1stBlockLeftEdgeof2ndBlockRightEdgeof2nd..

请记TheSACKoptionissentasneededinsegmentsoftheopenconnectionwiththeACKflagset.《网络协议分析及应用》第5请记TCPTimestamps====《网络协议分析及应用》第5

请笔请首源端 目的首序

确认号首部数据偏

UA保 RCGK

RSSY 窗TN检验 紧急指选项（长度可变 填4字节的《网络协议分析及应用》第5请记笔EXAMPLE：TCPFrameTCP:-----TCPheader----TCP:Sourceport=TCP:Destinationport=23 TCP:Sequencenumber=TCP:AcknowledgmentnumberTCP:Dataoffset=20TCP:Flags=TCP:..0.....=(NourgentTCP:...1....=TCP:....1...=TCP:.....0..=(NoTCP:......0.=(NoTCP:.......0=(NoTCP:Window=TCP:Checksum=43E2《网络协议分析及应用》第5请记TCP:NoTCPTCP:[1byte(s)ofnet:---- netdata----ADDR

0000104002608C06384102608C115176AAAA00100300000008004500002903190000FF00206EB6243500C3243800D012600017000030018F2C018CE25018020043E2000053004001FFFD03

《网络协议分析及应用》第5

请记SupposeaTCPconnectionistransferringafileof5,000bytes.Thefirstbyteisnumbered10,001.Whatarethesequencenumbersforeachsegmentifdataaresentinfivesegments,eachcarrying1,000bytes?《网络协议分析及应用》第5请记TCP传输TCP传输连接建立应答报文SYN建立传输连接确报文5章传输层协议

请记ASYNsegmentcannotcarrydata,butitconsumesonesequencenumber.ASYN+ACKsegmentcannotcarrydata,butdoesconsumeonesequenceAnACKsegment,ifcarryingnodata,consumesnosequencenumber.Onthecontrary,ifcarryingdata,consumessequence 5章传输层协议请记TCPConnectionATCPconnectioncanoptionallymaintainedthroughtheperiodicexchangeofaTCPkeepalivesegment,whichisanACKsegmentcontainingnodata.5章传输层协议TCP在传输连接释放过程中4次握手

请记主机5章传输层协议

请记小段是MSS（段长TCP（ ne会过程，有时候会1个有效40个包（IP头+TCP头的样效包增网负从影网性。）Nagle算法是：如果发送方发送小到上一次发送的应答，那么将暂时缓冲笨拙窗口综合症口以一字节前进的现象。（接收方通过不发送新的窗寸来避免，除非窗口至少是一个MSS或者是最大的接收到MSS才发送来避免）5章传输层协议请记Nagle’sAlgorithmisThesendingTCPsendsthefirstpieceofdatareceivesfromthesendingapplicationprogramevenitisonly1Aftersendingthefirstsegment,thesendingTCPaccumulatesdataintheoutputbufferandwaitsuntileitherthereceivingTCPsendsanacknowledgmentoruntilenoughdatahasaccumulatedtofilla sizesegment.Atthistime,thesendingTCPcansendthesegment.Step2isrepeatedfortherestofthetransmission.Segment3issentimmedia yifanacknowledgmentisreceivedforsegment2,orifenoughdatahaveaccumulatedtofilla um-sizesegment.5章传输层协议TCP高效与可靠的相关滑动窗

请记MSMSS的数。1，线/。快恢复算法5章传输层协议往返时延的自适

请记旧的RTT1)新的往返时延样本将各个报文段的往返时延样本平均，就得出报文段的平均往返时延RTT。计算一次平均往返时延RTT：在上式中，015章传输层协议TCP

请记TCP限状态机的图中每一个TCP能具有的每个方框中的大写英文字符串是TCP准所使连接状态名。状态之间的箭头表示可能发生的状态变箭头旁边的字，表明引起这种变迁的原因，或表明状态变迁后又出–粗实线箭头表示对客户进程的正常变–粗虚线箭头表示对服务器进程的正常–另一种细线箭头表示异常变5章传输层协议SYN

起打主动打关 打

请记

关

SYN，发SYN同时打

主动打

或超有有关关

数据传阶主动关同时关

收到SYN, 收到 关 发送态关

FIN

定时经过两倍报文 TCP流量与拥塞控TCP的数据编码与

请记 5章传输层协议请记11请记笔为每一个字节分配一个序号。TCP每次所发送的全双工通信，TCP有3控制最大段长度TCP支持的推送（PUSH）5章传输层协议请记收到确收到确认后窗口前可以不可以发指（a）发送窗口大小为发送窗已发并被确已发但未确可以续发不可以发（b）400B,收到的确认序列号为201，窗口大小不变，还可继续发送200B发送窗并被可以继续发指不可发（c）收到的确认序列号为窗口增大为500，还可发送 发送窗 5章传输层协议窗口与的流量

请记5章传输层协议TCP差错控

请记差错检检验确超

针对的几种情受损伤丢失的重复的乱序的丢失的5章传输层协议传输出文段的超时

请记5章传输层协议请记丢失的5章传输层协议请记确认丢5章传输层协议TCP的计

请记为了实现TCP协议的功能，TCP使用了4种计时器：传计时器、坚持计时器、保持计时器和时间等待计时重传计坚持计TCP为 接使用一个坚持计时器当发送方的TCP收到一个窗口大小为零的确认时要启动坚持计时器当坚持计 限到时，发送方的TCP就发送一个特的探测5章传输层协议请记保持计保持计时器又叫做激活计时器，它是用来防止在两TCP之间的连接处以长时期时间等时间等待计时器是在连接终止期间使用TC关闭时间等待计时器的值通常设置为一个报文段的期5章传输层协议请记5.6StreamControlProtocolSCTPisanewtransport-layerSCTPisamessage-oriented,reliableprotocolthatcombinesthebestfeaturesofUDPandTCP.Itpreservesthemessageboundariesandatthesametimedetectslostdata,duplicatedata,andout-of-orderdata.Italsohascongestioncontrolandflowcontrol5章传输层协议SCTP

请记SCTPusesallwell-knownportsintheTCPspace.TablelistssomeextraportnumbersusedbySCTP.5章传输层协议Multiple

请记EachconnectionbetweenaTCPclientandaTCPserverinvolvesonesinglestream.Theproblemwiththisapproachisthatalossatanypointinthestreamblocksthedeliveryoftherestofthedata.Thiscanbeacceptablewhenwearetransferringtext;itisnotwhenwearesendingreal-timedatasuchasaudioor.SCTPallowsmultistreamserviceineachconnection,whichiscalledassociationinSCTPterminology.Ifoneofthestreamsisblocked,theotherstreamscanstilldelivertheirdata.Theideaissimilartomultiplelanesonahighway.Eachlanecanbeusedforadifferenttypeoftraffic.5章传输层协议Multihoming(多重连接

请记ATCPconnectioninvolvesonesourceandonedestinationIPaddress.Thismeansthatevenifthesenderorreceiverisamultihomedhost(connectedtomorethanonephysicaladdresswithmultipleIPaddresses),onlyoneoftheseIPaddressesperendcanbeutilizedduringtheconnection.AnSCTPassociationsupportsmultihoming5章传输层协议SCTPLetusfirstdiscussthegeneralfeatures

请记SCTPandthencomparethemwiththoseofTransmissionSequenceNumber(TSN):TheunitofdatainTCPisabyte.DatatransferinTCPiscontrolledbynumberingbytesusingasequencenumber.TheunitofdatainSCTPisadatachunk（数据块）DatatransferinSCTPiscontrollednumberingthedatachunks.SCTPusesatransmissionsequencenumber(TSN)tonumberthedatachunks.StreamIdentifierSI):InTCPthereisonlyonestreamineachconnection.InSCTPtheremaybeseveralstreamsineachassociation（关联）EachstreaminSCTPneedstobeidentifiedusingaSI1165章传输层协议请记StreamSequenceNumber(SSNWhenadatachunkarrivesatthedestinationSCTPitisdelivered(投递)totheappropriatestreamandintheproperorder.Thismeansthat,inadditiontoanSI,SCTPdefineseachdatachunkineachstreamwithastreamsequencenumber(SSN).Packets：InTCP,asegmentcarriesdataandcontrolinformation.ThedesignofSCTPistotallydifferent:dataarecarriedasdatachunks,controlinformationascontrolchunks.Severalcontrolchunksanddatachunkscanbepackedtogetherinapacket.55章传输层协议

请记Datachunksareidentifiedbythreeidentifiers:TSN,SI,andSSN.TSNisacumulativenumberidentifyingtheSIdefinestheSSNdefinesthechunkina5章传输层协议SCTPPACKET