数据通信与网络技术_CH07_传输层及高层课件

第第7 7章章 运输层及高层运输层及高层数据通信与网络技术数据通信与网络技术Data Communication and Network Technology第7章运输层及高层数据通信与网络技术DataCommu1 1n主要内容1.1.运输层功能运输层功能2.2.运输层协议规格运输层协议规格3.3.高层协议简介高层协议简介主要内容思考题思考题n n运输层有哪些协议？运输层有哪些协议？n n运输层的重要功能是什么？运输层的重要功能是什么？n n通常通常FTP和和HTTP的端口分别是多少？的端口分别是多少？思考题运输层有哪些协议？IT快讯快讯n nIPv4时日无多北美服务商疯抢IPv6地址n n美国的互联网服务提供商们申请的美国的互联网服务提供商们申请的IPv6地址越来越多地址越来越多,而而IPv4地址却越来越少地址却越来越少,这种情况是前所未有的这种情况是前所未有的,这表明运营商这表明运营商们已经开始对未来进行投资们已经开始对未来进行投资,面对着现面对着现代历史上最惨痛的一次经济衰退代历史上最惨痛的一次经济衰退,美国美国企业终于开始为向下一代企业终于开始为向下一代IP协议进军做协议进军做准备准备.IT快讯IPv4时日无多北美服务商疯抢IPv6地址n nIPv4使用使用32位地址位地址,可以支持互联网中可以支持互联网中43亿台单独地址的设备亿台单独地址的设备.而而IPv6使用使用128位的地址位的地址,能够支持的设备数目大的有能够支持的设备数目大的有点不可思议点不可思议:2的的 128次方次方!此前此前,有人开有人开玩笑说玩笑说,这个数字意味着每一粒沙子都这个数字意味着每一粒沙子都将拥有将拥有IPv6网络地址网络地址.此外和此外和IPv4相比相比,IPv6还提供了内置的安全性和增强的还提供了内置的安全性和增强的网络管理功能网络管理功能.而且更重要的是而且更重要的是预预计到计到2012年年,IPv4的地址空间将耗尽的地址空间将耗尽.IPv4使用32位地址,可以支持互联网中43亿台单独地址的设n n2009年的前年的前9个月里个月里,美国互联网号码机美国互联网号码机构注册中心构注册中心(ARIN)已经从运营商那里接已经从运营商那里接到了到了300项项IPv6地址空间申请地址空间申请.与此相比与此相比,在在2008年和年和2007年全年仅仅收到年全年仅仅收到250项项申请申请.n n当前的经济衰退并没有显著抑制当前的经济衰退并没有显著抑制IPv6的的需求需求,因为因为IPv6是是ISP们正确的选择们正确的选择.我我们距离们距离IPv4的地址枯竭可能只有两年时的地址枯竭可能只有两年时间间,但对于一家但对于一家ISP 来说来说,这两年足够把这两年足够把网络部署完成网络部署完成,两年的时间可以让任何两年的时间可以让任何人尽情的做出良好的规划人尽情的做出良好的规划.2009年的前9个月里,美国互联网号码机构注册中心(ARINn n2009年年4月月,中国互联网协会宣布中国互联网协会宣布,经过几年的努力经过几年的努力,我国已建成了我国已建成了目前世界上最大的目前世界上最大的IPv6下一代骨下一代骨干网络干网络,并且中国政府正计划进并且中国政府正计划进一步加大对一步加大对 IPv6试商用的推进力试商用的推进力度度.2009年年6月月,由中国公司主导由中国公司主导的针对网站和网络服务提供商的的针对网站和网络服务提供商的IPv6服务认证启动服务认证启动.我们期待中我们期待中国的国的IPv6能早日进入快车道能早日进入快车道!2009年4月,中国互联网协会宣布,经过几年的努力,我国已建IT人物介绍人物介绍n n马克马克安德森安德森 浏览器上的网器上的网络神童神童n n互互联网网时代的最重要代的最重要标志就是网景志就是网景（Netscape）的）的浏览器，网景是网器，网景是网络热潮的第一象征，而安德森是潮的第一象征，而安德森是浏览器器马赛克之父，也是网景共同克之父，也是网景共同创始人，从他始人，从他这里开始，互里开始，互联网商网商业之火被点然，互之火被点然，互联网神网神话从此开始。因此，人从此开始。因此，人们将他称之将他称之为“互互联网点火人网点火人”。IT人物介绍马克安德森浏览器上的网络神童应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层用户功能提供应用进程间的通信提供应用进程间的通信信息处理网络功能运输层协议概述运输层协议概述运输层数据链路层用户功能提供应用进程间的通信信息处理网络功能n n运输层运输层运输层运输层是分层网络体系结构的关键层之一，主是分层网络体系结构的关键层之一，主要任务就是直接给运行在不同主机上的应用程序提要任务就是直接给运行在不同主机上的应用程序提供通信服务。供通信服务。n n运输层协议运输层协议运输层协议运输层协议为不同主机上运行的进程为不同主机上运行的进程（procedureprocedure）提供逻辑通信；提供逻辑通信；网络层协议网络层协议网络层协议网络层协议为不同主机（为不同主机（HOSTHOST）提供逻辑通）提供逻辑通信。信。n n逻辑通信逻辑通信不管通信的应用进程之间不是物理连接的，但不管通信的应用进程之间不是物理连接的，但从应用程序的角度来看，就像是物理连接的一样。从应用程序的角度来看，就像是物理连接的一样。应用程序通过使用运输层提供的逻辑通信互相传送应用程序通过使用运输层提供的逻辑通信互相传送信息，而不用考虑用来传送这些信息的物理基础设信息，而不用考虑用来传送这些信息的物理基础设施。施。运输层是分层网络体系结构的关键层之一，主要任务就是直接给n n套接字（套接口、插口）套接字（套接口、插口）单台主机单台主机内应用层和传输层之间的接口。内应用层和传输层之间的接口。n n插口插口=（IP地址，端口号）地址，端口号）进程程进程程套接字套接字套接字套接字传输层协议传输层协议（SOCKET）套接字套接字（套接口、插口）单台主机内应用层和传输层之间的接口运输层支持的两种服务类型运输层支持的两种服务类型a.a.面向连接的传输服务：面向连接的传输服务：在两个远程实体间建虚电路。在两个远程实体间建虚电路。b.b.无连接传输服务：无连接传输服务：为所有传输提供单个独立的数据单元为所有传输提供单个独立的数据单元.包含有控制信包含有控制信息，但不提供流量控制。息，但不提供流量控制。应用层表示层会话层传输层网络层数链层物理层应用层应用层位位MACMACMACMAC主机号主机号主机号主机号主机号主机号主机号主机号端口号端口号端口号端口号端口号端口号端口号端口号数据数据数据数据T T数链层数链层网络层网络层传输层传输层应应用用层层数数链链层层运输层支持的两种服务类型a.面向连接的传输服务：应用层表示层面向连接传输有三个步骤：面向连接传输有三个步骤：连接建立、数据传输、连接终止。连接建立、数据传输、连接终止。n n连接建立需要三个动作，称为三次握手连接建立需要三个动作，称为三次握手连接建立需要三个动作，称为三次握手连接建立需要三个动作，称为三次握手时 间时 间连接接请求求确确认的回的回应连接确接确认连接终止也需要三次握手：（终止请求、连接终止确认、连接终止也需要三次握手：（终止请求、连接终止确认、确认的回应）确认的回应）面向连接传输有三个步骤：连接建立、数据传输、连接端口端口n n端口：就是运输层服务访问节点n n端口的作用：让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交给运输层，以及让运输层知道应将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。端口端口：IP=131.6.23.13 IP=130.42.85.15 端口端口 连接连接1 1500 端口端口 连接连接2 1501 端口端口 25IP=128.36.1.22 端口端口 连接连接3 1500ABC插口插口=IP地址地址(32 bit)+端口号端口号(16 bit)IP=131.6.23.13 应用进程 应用进程端口 端口 端口 端口 TCP分用 UDP分用 NSAP NSAP IP分用TCP报文段报文段UDP数据报数据报IP数据报数据报应用层应用层运输层运输层网络层网络层应用进程应用端口号分类端口号分类1.1.由因特网指派名字和号码公司ICANN负责分配给一些常用的应用层程序固定使用的熟知端口。2.2.一般端口。用来随机分配给请求通信的客户进程应用程序应用程序应用程序应用程序FTPFTPTELNETELNET TSMTPSMTPDNSDNSTFTPTFTPHTTPHTTPSNMPSNMPSNMPSNMP(Trap)(Trap)熟知端口熟知端口熟知端口熟知端口212123232525535369698080161161162162端口号分类由因特网指派名字和号码公司ICANN负责分配给一些用户数据报协议用户数据报协议UDPn n用户数据报协议用户数据报协议用户数据报协议用户数据报协议UDPUDP只在只在只在只在IPIP数据报服务上增加了数据报服务上增加了数据报服务上增加了数据报服务上增加了端口功能端口功能端口功能端口功能和和和和差错检测功能差错检测功能差错检测功能差错检测功能n nUDPUDP的优点：的优点：的优点：的优点：1.1.发送数据之前（发送数据结束时）不需要建立发送数据之前（发送数据结束时）不需要建立发送数据之前（发送数据结束时）不需要建立发送数据之前（发送数据结束时）不需要建立（释放）连接，减少了开销和数据发送之前的延（释放）连接，减少了开销和数据发送之前的延（释放）连接，减少了开销和数据发送之前的延（释放）连接，减少了开销和数据发送之前的延时；时；时；时；2.2.不使用拥塞控制，也不保证可靠传输，因此主机不使用拥塞控制，也不保证可靠传输，因此主机不使用拥塞控制，也不保证可靠传输，因此主机不使用拥塞控制，也不保证可靠传输，因此主机不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状态表；不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状态表；不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状态表；不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状态表；3.3.用户数据报只有用户数据报只有用户数据报只有用户数据报只有8 8个字节首部，比个字节首部，比个字节首部，比个字节首部，比TCPTCP的的的的2020字节短；字节短；字节短；字节短；4.4.由于无拥塞控制，故网络出现拥塞不会使源主机由于无拥塞控制，故网络出现拥塞不会使源主机由于无拥塞控制，故网络出现拥塞不会使源主机由于无拥塞控制，故网络出现拥塞不会使源主机发送速率降低，但允许丢失一些数据（发送速率降低，但允许丢失一些数据（发送速率降低，但允许丢失一些数据（发送速率降低，但允许丢失一些数据（IPIP电话）电话）电话）电话）用户数据报协议UDP用户数据报协议UDP只在IP数据报服务上应用和应用层协议主要使用的运输层应用和应用层协议主要使用的运输层协议协议应应应应 用用用用应用层协议应用层协议应用层协议应用层协议运输层协议运输层协议运输层协议运输层协议名字转换名字转换名字转换名字转换DNSDNSUDPUDP文件传送文件传送文件传送文件传送TFTPTFTPUDPUDP路由选择协议路由选择协议路由选择协议路由选择协议RIPRIPUDPUDPIPIP地址配置地址配置地址配置地址配置BOOTP,DHCPBOOTP,DHCPUDPUDP网络管理网络管理网络管理网络管理SNMPSNMPUDPUDP远程文件服务器远程文件服务器远程文件服务器远程文件服务器NFSNFSUDPUDPIPIP电话电话电话电话专用协议专用协议专用协议专用协议UDPUDP流式多媒体通信流式多媒体通信流式多媒体通信流式多媒体通信专用协议专用协议专用协议专用协议UDPUDP多播多播多播多播IGMPIGMPUDPUDP电子邮件电子邮件电子邮件电子邮件SMTPSMTPTCPTCP远程终端介入远程终端介入远程终端介入远程终端介入TELNETTELNETTCPTCP万维网万维网万维网万维网HTTPHTTPTCPTCP文件传送文件传送文件传送文件传送FTPFTPTCPTCP应用和应用层协议主要使用的运输层协议应用应用层TFTP及其使用及其使用n n传送文件往往通过传送文件往往通过FTP、邮箱或是、邮箱或是QQ。用。用QQ传送又常会受防火墙的制约，至于邮箱，传送又常会受防火墙的制约，至于邮箱，附件大小就那么点，常不够用。这时我们可附件大小就那么点，常不够用。这时我们可以尝试另一种传送方式以尝试另一种传送方式TFTP。n nTFTP全称为全称为Trivial File Transfer Protocol，中文名叫简单文件传输协议。它适合传送中文名叫简单文件传输协议。它适合传送“简单简单”的文件。与的文件。与FTP不同的是，它使用的不同的是，它使用的是是UDP的的69端口，因此它可以穿越许多防火端口，因此它可以穿越许多防火墙。不过它也有缺点，比如传送不可靠、没墙。不过它也有缺点，比如传送不可靠、没有密码验证等。虽然如此，它还是非常适合有密码验证等。虽然如此，它还是非常适合传送小型文件的。传送小型文件的。TFTP及其使用传送文件往往通过FTP、邮箱或是QQ。用QQFTP及其使用及其使用n nFTP 是是 TCP/IP 协议组中的协议之一，是英文协议组中的协议之一，是英文File Transfer Protocol的缩写。该协议是的缩写。该协议是Internet文件传送的基础，它由一系列规格说文件传送的基础，它由一系列规格说明文档组成，目标是提高文件的共享性，提供明文档组成，目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明和可靠高效地传送数据。明和可靠高效地传送数据。n n简单的说，简单的说，FTP就是完成两台计算机之间的拷就是完成两台计算机之间的拷贝，从远程计算机拷贝文件至自己的计算机上，贝，从远程计算机拷贝文件至自己的计算机上，称之为称之为“下载（下载（download）”文件。若将文件文件。若将文件从自己计算机中拷贝至远程计算机上，则称之从自己计算机中拷贝至远程计算机上，则称之为为“上载（上载（upload）”文件。在文件。在TCP/IP协议中，协议中，FTP标准命令标准命令TCP端口号为端口号为21FTP及其使用FTP是TCP/IP协议组中的协议之一，FTP服务器和客户端服务器和客户端n n用户通过一个客户机程序连接至在远程计算用户通过一个客户机程序连接至在远程计算机上运行的服务器程序。依照机上运行的服务器程序。依照 FTP 协议提供协议提供服务，进行文件传送的计算机就是服务，进行文件传送的计算机就是 FTP 服务服务器，而连接器，而连接FTP服务器，遵循服务器，遵循FTP协议与服协议与服务器传送文件的电脑就是务器传送文件的电脑就是FTP客户端。用户客户端。用户要连上要连上 FTP 服务器，就要用到服务器，就要用到 FTP 的客户的客户端软件。端软件。n n通常通常 Windows自带自带“ftp”命令，这是一个命令，这是一个命令行的命令行的 FTP 客户程序，另外常用的客户程序，另外常用的 FTP 客户程序还有客户程序还有 CuteFTP、Ws_FTP、Flashfxp、LeapFTP、流星雨、流星雨-猫眼等。猫眼等。n nServ-UFTP服务器和客户端用户通过一个客户机程序连接至在远程计算机UDP用户数据报的首部格式用户数据报的首部格式UDP用户数据报的首部格式传输控制协议传输控制协议TCPn nTCP是TCP/IP体系中面向连接的运输层协议，它提供全双工的、可靠的交付服务。n nTCP是面向连接的服务；n nUDP是无连接的服务；n n发送端的应用进程在发送数据时，通过端口，将数据写入TCP的发送缓存中，然后在发送一个一个报文段。n n接收端的应用程序在接收数据时.传输控制协议TCPTCP是TCP/IP体系中面向连接的运输层TCP 报文段的首部报文段的首部20字字节的节的固定固定首部首部TCP报文段的首部20字节的固定首部TCP的重传机制的重传机制n n重传机制：重传机制：TCP每发送一个报文段，就每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。只要计对这个报文段设置一次计时器。只要计时器设置的重传时间已到但还没有收到时器设置的重传时间已到但还没有收到确认，就要重传这一报文段。确认，就要重传这一报文段。TCP的重传机制重传机制：TCP每发送一个报文段，就对这个报OSI各层功能总结各层功能总结应用用层表示表示层会会话层传输层网网络层数数链层物理物理层允允允允许访问许访问网网网网络资络资源源源源建立、管理以及建立、管理以及建立、管理以及建立、管理以及终终止会止会止会止会话话负责负责数据数据数据数据报报从源到宿从源到宿从源到宿从源到宿的的的的传递传递和网和网和网和网际际互互互互连连通通通通过过媒介媒介媒介媒介传输传输比特，比特，比特，比特，确定机械及确定机械及确定机械及确定机械及电电气气气气规规范范范范翻翻翻翻译译、加密以及、加密以及、加密以及、加密以及压缩压缩数据数据数据数据提供端到端的可靠提供端到端的可靠提供端到端的可靠提供端到端的可靠消息消息消息消息传递传递和和和和错误错误恢复恢复恢复恢复数据数据数据数据帧帧的构成的构成的构成的构成和点到点的和点到点的和点到点的和点到点的传递传递OSI各层功能总结应用层表示层会话层传输层网络层数链层物理层