《现代通信网》课件第五章 互联网-03

2024/8/191第五章互联网及TCP/IP协议5.1互联网概述5.2网络层5.3路由协议5.4传输层

5.5应用层5.6IPv6与MPLS2024/8/192互联网的传输层applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicallogicalend-endtransport问题：位于不同主机上的两个进程相互间如何通信？2024/8/193三个概念进程（process)运行在一个OS之上的应用段（segment）传输层的数据传输单元流（flow）进程间通信信道上的一个业务流2024/8/194传输层设计思想用不同的传输层协议支持不同类型的应用！2024/8/195运输层的服务地址：标识本地进程差错控制校验和可靠性：重发纠错与顺序控制速率控制流量控制拥塞控制2024/8/196TCP/UDP报文段格式0816243116位源端口16位目的端口32位序列号32位确认号URGACKPSHRSTSYNFIN首部长度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校验和16位紧急指针选项数据0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校验和数据UDP报文段格式TCP报文段格式16位UDP长度2024/8/197进程的标识：端口号端口号：16比特，应用进程的标识套接字（Socket）：<IP地址,端口号>Socket是双向的。连接标识连接的标识：={本地Socket,远端Socket}本地Socket=<源IP地址,源端口号>远端Socket=<目的IP地址,目的端口号>2024/8/198进程的标识：端口号端口号的分类IANA(InternetAssignedNumbersAuthority):端口号的分配管理机构类型取值范围说明知名端口(Well-knownPorts)0～1023由IANA分配，用于提供知名的公众服务的服务器进程，例如Web，FTP，Email等。注册端口（RegisteredPorts）1024～49151由IANA分配，主要用于私有服务器进程，但也可用于客户进程，一般没有严格的限制动态/私有端口(Dynamic/PrivatePorts)49152～65535由主机按需分配给本地客户进程2024/8/199进程的标识：端口号知名端口号端口号传输层协议应用层协议20TCPftp（数据信道）21TCPftp（控制/命令信道）23TCPtelnet25TCPSmtp（SimpleMailTransferProtocol）53TCP+UDPDNS（DomainNameSystem）67UDPBOOTP/DHCP（BootstrapProtocol/

DynamicHostConfigurationProtocol）(服务器端)68UDPBOOTP/DHCP（客户端）80TCPhttp（HypertextTransferProtocolorWorldWideWeb）110TCPpop3（PostOfficeProtocolversion3）143TCPImap（InternetMessageAccessProtocol）161UDPSnmp（SimpleNetworkManagementProtocol）161UDPSnmptrap（SimpleNetworkManagementProtocol）179TCPBGP（BorderGatewayProtocol）520UDPRIP（RoutingInformationProtocolv1,v2）2024/8/1910TCP的连接2024/8/1911TCP的连接-示例12024/8/1912TCP的连接-示例22024/8/1913TCP的连接-示例32024/8/1914TCP报文段格式2024/8/1915TCP报文段中字段的含义顺序号：当SYN＝1，代表初始序号ISN；其它时候SN表示该段中第一个数据字节的序号。确认号：代表TCP接收端期望接收的下一个字节的序号，累积确认方式。头部长度：以32bit为单位，描述头部的长度。窗口大小：16比特，基于收方的窗口流控起始字节序号=确认号。最后一个字节序号=确认号+窗口大小校验和：对整个TCP报文段+12字节伪IP头进行校验。标志位：6个2024/8/1916TCP连接建立：三次握手要点：SYN相当于1个字节；ISN的随机化/Half-open问题；2024/8/1917TCP数据传输2024/8/1918TCP连接释放：四次握手2024/8/1919TCP的流量控制问题：如何限制发送者的速率以实现收发速率匹配？链路层采用固定窗口大小的流量控制。收到证实消息自动滑动窗口以发送更多数据TCP采用由接收方通知发送方可用窗口大小（信用量）流控机制。原因？主机到主机的往返时延RTT（round-triptime)变化大。2024/8/1920TCP信用量流控机制涉及三个字段：顺序号SEQ，确认号ACK，窗口尺寸W传输的每个字节均分配一个SEQ。当发送方收到一个返回的报文段ACK＝i，W＝j，它的含义是：序号0～i-1的字节都被确认，下一个期望接收的字节是i.发送方新的窗口大小为W＝j，合法的窗口内的序号为i到i+j-1。2024/8/1921确定TCP的窗口大小如何动态确定合理的W值？W的取值与RTT有关设往返时延RTT，线路速率＝R。则当W≧RTT×R时，不会造成发送端因等待确认信号，所引起的线路空闲。直观上，W与RTT成正比。但实际上W太大无意义，只会增加缓冲区的开销。2024/8/1922确定RTTTCP采用观察最近的报文段的往返时延的方法来估计RTT。RTT估值公式首次测量时：估值RTT(1)=RTT(1)

估值RTT(i+1)＝（1-a）×估值RTT(i)＋a×RTT(i+1)

--其中，参考值a=0.125。【RFC2988】--含义是，使RTT对短暂的时延变化不敏感。2024/8/1923TCP的丢失重传机制由于网络层不提供反馈信息，为保证可靠传输，TCP采用超时/重传机制来处理报文段的丢失问题。丢失的定义：超时或连续收到三个冗余的ACK。如何设定超时定时器RTO？RetransmissionTime-Out

显然，RTO必须大于RTT，否则会造成不必要的重传。2024/8/1924RTO的估算公式如何根据RTT确定RTO？首次测量：估值RTT(1)=RTT(1)，DevRTT

=RTT(1)/2以后每次测量执行如下计算：DevRTT(i+1)＝（1－ß）×DevRTT(i)＋ß×|RTT(i+1)－估值RTT（i）|估值RTO(i+1)＝估值RTT(i+1)＋4×DevRTT(i+1)

---ß推荐值＝0.25.2024/8/1925TCP:重传示例注：证实消息丢失，而未超时的情况下，采用累积证实也不会出问题2024/8/