11传输层协议与应用.ppt

1、传输层协议与应用,本章目标,掌握TCP的封装和工作原理 掌握UDP的封装和工作原理 了解常用的TCP和UDP端口号 对TCP和UDP首部能够进行分析,本章结构,传输层,提供端到端的连接,拥塞控制,TCP的连接与断开,TCP封装格式,UDP封装格式,传输层的作用,UDP工作原理,TCP工作原理,流量控制,差错控制,计时器,TCP的应用,UDP的应用,传输层的作用,IP层提供点到点的连接 传输层提供端到端的连接,IP层：找到了这台主机！,传输层：找到了应用进程,传输层的协议,TCP（Transmission Control Protocol） 传输控制协议 可靠的、面向连接的协议 传输效率低 UD

2、P（User Datagram Protocol） 用户数据报协议 不可靠的、无连接的服务 传输效率高,TCP的工作原理,TCP的封装格式 连接与断开 流量控制 拥塞控制 差错控制 计时器,TCP的封装格式,0,15,16,31,发送TCP进程对应的端口号,目标端接收进程的端口号,0 232-1范围内，数据段标记，用于到目的端对到达包的重组,0 232-1范围内，对发送端的确认信息，告诉发送端这个序号之前的数据段都收到了,紧急指针有效位，与16位紧急指针配合使用,确认序列号有效位，表明该数据包包含确认信息,为1时，请求重新建立TCP连接,为1时，请求建立连接,为1时，数据发送完毕，请求断开连接

3、,滑动窗口的大小，指明本地可接收数据的字节数,通知接收端立即将数据提交给用户进程，不在缓存中停留，等待更多的数据,TCP的连接三次握手,发送 SYN ，请求建立连接 (seq=100 ctl=SYN),Host A,Host B,发送 SYN 、ACK (seq=300 ack101 ctl=SYN、ACK),发送ACK (seq=101 ack301 ctl=ACK),TCP的四次断开,发送 FIN,请求断开连接 (seq=101 ,ack=301, ctl=FIN，ACK),Host A,Host B,发送 ACK (seq=301,ack=102 ctl=ACK),发送ACK (seq=

4、102,ack=302 ctl=ACK),Seq100,Seq300,Ack101,发送 FIN,请求断开连接 (seq=301,ack=102 ctl=FIN，ACK),TCP的流控机制滑动窗口,Host A,Host B,Ack=301,win=3,Seq=300,ack=101,win=3,Seq=100,win=3,Ack=104,win=1,Seq=101,win=3,Seq=102,win=3,Seq=103,win=3,Seq=104,win=3,0,3,接收方的缓冲区,0,1,3,2,发送窗口大小为3,通报窗口大小为1,缓冲区满,应用程序读取了1个数据段,实际发送窗口大小变为1

5、,通报窗口大小为3,TCP的流控机制拥塞控制21,Win10,Win10,Cwnd=5,Win10,传输时窗口大小为10,中间链路带宽比较窄，传输时窗口大小根据拥塞窗口（记为cwnd）的大小变为5,Win10,TCP的流控机制拥塞控制22,Host A,Host B,Ack=301,win=3,Seq=300,ack=101,win=3,Seq=100,win=3,Ack=102,win=3,Seq=101,win=3,Seq=102,win=3,Seq=103,win=3,Seq=102,win=3,通报窗口大小为3，但因为中间链路拥塞，丢包，只接收到102一个确认,重传102，实际传输的窗

6、口大小减小,TCP的差错控制,TCP差错控制的3种方式 校验和 确认 受损伤的数据段 丢失的数据段 重复的数据段 失序的数据段 确认的丢失 超时,收到请确认,TCP的计时器41,重传计时器为了控制丢失的数据段,Host A,Host B,开启重传计时器，等待确认,Ack,撤消重传计时器，再发送其他数据, A在重传计时器超时之前接收到ack, A在重传计时器超时之前没有接收到ack,重传数据，并将重传计时器复位,TCP的计时器42,坚持计时器为了防止零窗口死锁,Host A,Host B,Ack win=0, A在坚持计时器超时之前接收到通知窗口大小的ack, A在坚持计时器超时之前没有接收到通

7、知窗口大小的ack,收到win=0的确认，等待对方发送确认来通知窗口的大小，并启动坚持计时器,Ack win=3,发送后续数据,发送探测数据段，提醒接收端确认已丢失，如果没有坚持计时器和探测数据段，ack丢失时，双方将会进入等待死锁的状态,Ack win=3,丢失,TCP的计时器43,保活计时器防止两个TCP之间的连接长时间的空闲,Host A,Server在保活计时器超时前，没有收到客户端发来的数据,发送探测数据段，如果发送了10个探测数据段，还没有响应，则断开连接,建立了TCP连接，开启保活计时器,server,TCP的计时器44,时间等待计时器连接终止期间使用的 在发送了最后一个ACK后

8、，不立即关闭连接，而是等待一段时间，保证能接收到重复的FIN数据段。,Host A,Host B,FIN,ACK,FIN,ACK,丢失,如果A立即关闭，而ACK又丢失了。B会再发送FIN，但是A已经断开了连接，不会发送ACK,A发送了最后一个ACK后，不立即关闭连接，等时间等待计时器超时后再关闭,TCP的应用,阶段总结,TCP的封装格式 TCP的连接与断开 流控机制 拥塞控制 差错控制 计时器,阶段练习,在TCP中如何防止数据段的丢失？ 如果接收方的缓存已经满了，接收方会向发送发发送什么样的确认信息？发送方收到后会怎么处理？,UDP的封装格式,发送端的UDP进程端口号,接收端的UDP进程端口号

9、,包含数据的长度，可以算出数据的结束位置,UDP的差错控制（可选）,0,15,16,31,UDP的使用,DNS服务器支持TCP和UDP两种协议的查询方式，而且端口都是53。大多数的查询都是UDP查询的，一般需要TCP查询的有两种情况： 当查询数据较大以至于产生了数据分段，这时，需要利用TCP的分片能力来进行数据传输。 当主（master）服务器和辅（slave）服务器之间数据同步通信的时候。,UDP的流控和差错控制,UDP没有流控机制 UDP只有校验和来提供差错控制 需要上层协议来提供差错控制：例如TFTP协议,Host A,Host B,DATA(512字节）,ACK,DATA(512字节）

10、,TFTP协议提供分块传输、分块确认的机制，保证数据传输的可靠性,TCP/IP协议栈,FTP,IP,TFTP,UDP,TCP,Telnet,SMTP,HTTP,应用层,传输层,网络层,会话层,表示层,数据链路层,Ethernet,PPP,Frame Relay,根据链路类型选择不同的协议，对上层透明,根据协议号选择应该提交给TCP还是UDP,根据端口号提交给相应的应用程序,抓包分析实例拓朴结构,一种协议分析工具软件，可以捕获网络中的数据包,抓包分析实例软件使用21,添加过滤 开始抓包,设置需要查看的主机的IP地址；,应用配置的过滤,抓包分析实例软件使用22,添加过滤 开始抓包 打开网页 关闭网

11、页 结束抓包,抓包分析实例TCP连接建立,序列号:Initial sequence number = 3042697805,SYN=1,序列号:Initial sequence number = 1093837408,确认号:Acknowledgment number = 3042697806,ACK1,SYN1,序列号:Sequence number = 3042697806,确认号: 1093837409,ACK1,抓包分析实例断开连接,FIN1,ACK1,ACK1,FIN1,ACK1,本章总结,传输层,提供端到端的连接,拥塞控制,TCP的连接与断开,TCP封装格式,UDP封装格式,传输层的作用,UDP工作原理,TCP工作原理,流量控制,差错控制,计时器,TCP的应用,UDP的应用,可靠的传输层协议,源端口号 目标端口号 32位序列号