计算机网络CH5-5ed 运输层.ppt

1、1、第5章传输层，讲师：谢毅，2、第5章传输层，5.1协议概述5.1.1进程之间的通信5.1.2传输层的两个主要协议5.1.3传输层的端口5.2用户数据报协议UDP 5.2.2 UDP概述5.2.2 UDP的报头格式，3、第5章传输层(续)， 5.3传输控制协议概述5.3.1传输控制协议的主要特征5.3.2传输控制协议的连接5.4可靠传输的工作原理5.3.1传输控制协议等待协议5.4.2连续ARQ协议5.5传输控制协议段的报头格式，4，第5章传输层(续)，5.6传输控制协议可靠传输的实现5.6.1字节滑动窗口5.6.2超时重传时间的选择5.6.3选择和确认数据包5.6传输控制协议流控制5.7.

2、1使用滑动窗口第5章传输层(续)，5.8传输控制协议拥塞控制5.8.1拥塞控制的一般原则5.8.2几种拥塞控制方法5.8.3随机早期检测5.9传输控制协议连接管理5.9.1传输控制协议连接建立5.9.2传输控制协议连接发布5.9.3传输控制协议有限状态机6，主要内容，传输层两种传输协议的重要性面向传输控制协议的可靠服务流控制拥塞控制#性能改进，7，5.1传输层协议概述5.1.1进程间的通信从通信和信息处理的角度来看，传输层为它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层和用户功能的最低层。 当网络边缘部分的两台主机使用网络核心部分的功能进行端到端通信时，只有网络边缘部分的主机的协议栈具

3、有传输层，而网络核心部分的路由器在转发数据包时仅使用下三层的功能。8、传输层提供应用程序进程、5、4、3、2、1、主机A、主机B、应用程序进程、路由器1、路由器2、AP1、Lan2、WAN、之间的逻辑通信。AP2、AP4、端口、54321、IP协议范围、传输层协议范围TCP和UDP、AP3、9、应用程序进程之间的通信两个主机之间的通信实际上意味着两个主机中的应用程序进程相互通信。应用程序进程之间的通信也称为端到端通信。传输层的一个非常重要的功能是复用和解复用。来自应用层不同进程的消息通过不同的端口传递到传输层，然后共享网络层提供的服务。“传输层提供应用程序进程之间的逻辑通信。”“逻辑通信”意味

4、着传输层之间的通信似乎在水平方向上传输数据。但事实上，两个运输楼层之间没有水平物理连接。传输层协议与网络层协议的主要区别，应用程序进程，IP协议的范围(提供主机之间的逻辑通信)，TCP和UDP协议的范围(提供进程之间的逻辑通信)，互联网，11，传输层的主要功能，即应用程序复用和解复用不同的应用程序进程在发送方可以使用传输协议同时传输数据。(添加适当的报头)在剥离消息报头之后，接收器的传输层可以正确地将数据传送到应用层。传输层还对接收到的消息进行错误检测。传输层需要两种不同的传输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。12，两种不同的传输协议，传输层对高层用户屏蔽了以下网络核心的细节(如网络拓

5、扑、采用的路由协议等。)，这使得应用程序进程看起来好像在两个传输层实体之间有一个端到端的逻辑通信通道。当传输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网络不可靠(仅提供尽力服务)，但这个逻辑通信信道相当于一个全双工可靠信道。当传输层采用无连接的UDP协议时，这个逻辑通信信道是不可靠的信道。13、5.1.3传输层的端口，计算机中运行的进程由进程标识符标记。在应用层运行的各种应用程序进程不应让计算机操作系统分配其进程标识符。这是因为互联网上使用的计算机操作系统有很多种，不同的操作系统使用不同格式的进程标识符。为了使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够相互通信，有必要对TCP/IP系统的应用进程进行

6、统一标记。具有相同网络地址的主机可以同时运行多个进程来获得不同的网络服务。标记是实现复用和解复用的关键。第183、14页，简单解决方案遇到的问题，在特定的机器上指定特定的过程作为通信的端点是否可行？不！进程的创建和撤销是动态的，发送方很难识别其他机器上的进程。很难确定进程号。我们经常需要使用目的主机提供的功能来识别端点，但是不需要知道实现这个功能的过程。不需要这样的特定信息，15，协议端口号。这个问题的合理解决方案是在传输层使用协议端口号，或者简称为端口。虽然通信的终点是应用程序进程，但我们可以将端口视为通信的终点，因为我们只需要将消息传递到目的主机的合适目的端口，其余的工作(即目的进程的最终

7、传递)将通过TCP完成。16，TCP/IP端口，该端口标有16位端口号。端口号仅具有本地含义，即端口号仅用于标记此计算机应用层中的每个进程。互联网上具有相同端口号的不同计算机之间没有连接。为了相互通信，计算机需要知道彼此的IP地址和端口号。在UDP和TCP的报头中有源端口和目的端口。17，三级端口，已知/系统端口号，值一般为01023。低于256的端口号由标准服务保留，如FTP/21和TELNET/23。注册端口号，该值为102449151，由没有已知端口号的应用程序使用。使用此范围的端口号必须在IANA注册，以防止重复。客户端口号或临时端口号，值为4915265535，保留给客户进程选择临时

8、使用。当服务器进程从客户端进程接收到消息时，它知道客户端进程使用的动态端口号。在通信之后，这个端口号可以在将来被其他客户端进程使用。18、软件端口和硬件端口，协议栈层之间的抽象协议端口是软件端口。路由器或交换机上的端口是硬件端口。硬件端口是不同硬件设备之间交互的接口，而软件端口是应用层和传输实体中各种协议进程之间的层间交互的地址。如何实现它？19，传输服务接入点TSAP，寻址方法：定义传输服务接入点，并将应用程序进程与这些接入点连接起来。在互联网中，TSAP是(IP地址，本地端口)；20，21，远程客户端程序如何获得服务程序的TSAP？方法1:预先约定，众所周知，像telnet (IP地址，端

9、口23)；方法2:得到TSAP；从名称服务器或目录服务器；一个特殊的过程称为名称服务器或目录服务器(TSAP是众所周知的)；用户与名称服务器建立连接，发送服务名称，获取服务过程的TSAP，并释放与名称服务器的连接；与服务流程建立联系。22，方法3:当有许多服务程序时，使用初始连接协议，如图6.9所示。称为进程服务器(inetd)的进程同时监听多个端口。远程客户端程序向它实际想要访问的服务程序的TSAP发送连接建立请求；如果没有服务程序侦听此TSAP，远程客户端将与进程服务器建立连接。进程服务器生成所请求的服务进程，并使该进程继承与远程客户端的连接；进程服务器返回继续侦听；远程客户端程序用所需的

10、服务程序传输数据。TCP/IP的传输层有两种不同的协议：(1)用户数据报协议UDP，frc768(用户数据报协议)，(2)传输控制协议TCP，frc793(传输控制协议)，5.1.2，传输层的两个主要协议，25。两个对等传输实体在通信期间传输的数据单元称为传输协议数据单元(tpdu)。传输控制协议传输的数据单元协议是传输控制协议段，传输控制协议传输的数据单元协议是传输控制协议报文或用户数据报。TCP和UDP，26，TCP/IP系统中的传输层协议、TCP、UDP、IP、应用层和各种网络接口、传输层，表5-1使用UDP和TCP的各种应用和协议，27、TCP和UDP、UDP在传输数据之前不需要建立连

11、接。对方的传输层在收到UDP报文后不需要给出任何确认。尽管UDP不提供可靠的传输，但在某些情况下，UDP是最有效的工作方式。TCP提供面向连接的服务。TCP不提供广播或多播服务。因为TCP需要提供可靠的和面向连接的传输服务，它不可避免地增加了大量的开销(都是什么？).这不仅增加了协议数据单元的报头，还占用了许多处理器资源。28，还有两点需要强调。传输层的UDP用户数据报与网络层的IP数据报有很大的不同。IP数据报由互联网上的许多路由器存储和转发，但UDP用户数据报是在传输层的端到端抽象逻辑信道中传输的。TCP段在传输层的抽象端到端逻辑信道中传输，这是一个可靠的全双工信道。然而，这样的信道不知道

12、哪些路由器已经通过，并且这些路由器不知道在上层传输层中是否已经建立了TCP连接。29，5.2用户数据报协议UDP 5.2.1 UDP概述，UDP只给IP数据报服务增加了一点功能端口功能(复用和解复用)。错误检测功能UDP用户数据报只能提供不可靠的传递，但UDP在某些方面有其特殊的优势。UDP可以满足实时应用的要求。添加一些措施来提高可靠性，如前向纠错或重传丢失的消息。UDP可能会导致严重的网络拥塞。为什么？30，基于端口的UDP拆分，31，UDP的主要特性，UDP是无连接的，即在发送数据之前不需要建立连接。UDP使用尽力传送，也就是说，不保证可靠的传送，并且不使用拥塞控制。UDP是面向消息的。

13、UDP没有拥塞控制，非常适合多媒体通信。UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互式通信。UDP报头的开销很小，只有8个字节。32、UDP是面向消息的、IP数据报的数据部分、IP报头、IP层、UDP报头、UDP用户数据报的数据部分、传输层、应用层消息、应用层、33、面向消息的UDP，发送方UDP在添加报头之后将应用程序移交的消息传递到IP层。UDP不会合并或拆分应用层传递的消息，但会保留这些消息的边界。只要应用层给UDP一个消息，UDP就会发送，也就是说，一次发送一个消息。接收方UDP在移除报头之后，将由IP层完整地传送的UDP用户数据报传送到上层应用程序进程，并且一次传送一个完整的消息。

14、应用程序必须选择适当大小的消息。消息大小的选择如何影响网络性能？34、5.2.2 UDP报头格式、伪报头、源端口、目的端口、长度、校验和、数据、报头、UDP长度、源IP地址、目的IP地址、0，17、IP数据报、UDP用户数据报、35、伪报头、源端口、目的端口、长度、校验和、数据、报头、UDP长度、源IP地址、目的IP地址、0，17、IP数据报、字节、4、4、4。报头字段有8个字节，由4个字段组成，每个字段为，36，伪报头，源端口，目的端口，长度，校验和，数据，报头，UDP长度，源IP地址，目的IP地址，0，17，IP数据报，字节，4，4，1，1伪报头仅用于计算校验和。虚拟标题的作用是什么？测试总和的作用？37、计算UDP校验和的示例，10011001 00010011 153.19 00001000 01101000 8.104 10101011 00000011 171.3 00001110 0001011 14.11 00000000000000000000