网络工程试验8传输层

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chapter Eight,传输层,本章教学内容,8.1 OSI,传输层,概述,8.2 TCP/IP,的传输层,8.3,传输控制协议,8.4,用户数据报协议,本章基本要求,掌握,TCP,与,UDP,的特点,掌握端口与端口号的分配方式,理解传输层的功能,理解进程标识,理解,TCP,可靠传输的实现机制,理解,UDP,的工作原理,了解网络服务质量、衡量传输层网络服务质量的主要参数,8.1 OSI,传输层概述,8.1.1,传输层的作用与地位,传输层协议是第一个端到端的协议，是主机,X,（源端）与主机,Y,（目的端）之间的协议。,传输层存在的必要性,从网络通信的角度，虽然网络层实现了源主机到目标主机的数据通信，但是数据链路层并不是计算机网络最本质的活动。计算机网络的本质在于实现分布在不同地理位置主机上的进程通信，从而为应用层的网络服务提供支持与服务。传输层提供网络进程通信功能。,程序,是一个在时间上按照次序进行的操作序列，是静态的。,进程,是一个程序对某个数据集的执行过程，是动态的。,由于网络层提供的服务有可靠与不可靠之分，因此要增加传输层为高层提供可靠的端到端通信，以弥补网络层所提供的传输质量的不足。换言之，用户不可能对通信子网加以控制，不可能通过更换性能更好的路由器或增强数据链路层的纠错能力来提高网络层的服务质量，只能依靠所增加的传输层来检测分组的丢失或数据的残缺并采取相应的补救措施。,8.1.2,传输层的功能,完成资源子网中的源主机到目的主机间的可靠的数据传输，使之与当前使用的网络无关。,为高层数据传输建立、维护与拆除传输连接，实现透明的端到端的传输。,提供端到端的错误恢复与流量控制。,信息的分段与合并。,多路复用。,传输层是数据传送的最高层。,传输层中完成相应功能的硬件与（或）软件称为传输实体，其可能在操作系统内核中、用户进程内、网络应用程序库中或网络接口卡上。,8.1.3,网络服务与服务质量,服务 服务提供者、服务接受者,在网络层提出服务质量的原因,传输层的主要服务参数,参数不能满足用户需求时的处理,8.2 TCP/IP,的传输层,TCP/IP,的传输层提供了两个主要的协议即,传输控制协议,TCP,（,transport control protocol,）和,用户数据报协议,UDP,（,user datagram protocol,）,TCP,是面向连接的协议，,UDP,是面向无连接的协议。,端口号,在,TCP/IP,的传输层，用来标识网络进程的标识被称为,端口号,。端口号被定义成一个,16,位长度的整数，其取值范围为,02,16,-1,之间的整数。端口号是网络应用进程的一种逻辑标识。,端口号有两种基本分配方式，即全局分配和本地分配方式。,8.3,传输控制协议,TCP,TCP,以虚电路的方式提供应用程序或进程之间端到端的通信,TCP,具有以下特性,:,面向连接,(connection-oriented),可靠,(reliable),在源端将上层的数据流划分成段（,segments,）的形式,在目的端将段（,segments,）重新整合成数据流,重传机制,流量控制,与之有关的功能或机制,传输层连接的建立与拆除机制,与保证数据流可靠传输相关的确认机制,差错控制和流量控制机制,数据流传输格式的规定,全双工通信的实现等,8.3.1 TCP,分段的格式,源端口,：主叫方的,TCP,端口号,，长度为,16,位,。,目的端口,：被叫方的,TCP,端口,，长度为,16,位,号。,端口,（,port,）是传输层与应用层的服务接口。,顺序号,：分段的序列号，表示该分段在发送方的数据流中的位置，实际是本段数据中第一个字节的编号,，长度为,32,位,。,确认号,：下一个期望接收的,TCP,分段号，也表明上一段已经正确收到,，长度为,32,位,。,头长：,TCP,头长,，以,32,位字长为单位。,给出数据在,TCP,分段中的开始位置,。（,TCP,段首部长度不固定，所以头长字段是必要的。）,预留,（未用）,：未用的,6,位，为将来的应用而保留，目前置为,“,0,”,。,编码位,：详细参见表,8.3,。,窗口,：窗口的大小表示发送方可以接收的数据量，以,8,位字长为计量单位。使用可变大小的滑动窗口协议来进行流量控制。,校验和,：用于对分段头和数据进行校验。通过将所有,16,位字以补码形式相加，然后再对相加和取补。正常情况下应为,“,0,”,。,紧急指针,： 给出从当前顺序号到紧急数据位置的偏移。,任选项,：提供一种增加额外设置的方法， 如最大,TCP,分段的大小的约定。,填充,：当任选项字段长度不足,32,位字长时，需要填充,数据,：来自高层即应用层的协议数据。,8.3.2,端口和套接字,端口（,port,）,是传输层与应用层的服务接口。,传输层可以同时为多个应用层进程提供传输服务，,每一个应用进程都对应一个端口。每个端口占,2,个字节（,16bit,长）。,16bit,长的端口号加上,32bit,长的,IP,地址，构成,了,套接字（,socket,）,实际上是应用层进程通信的端,点地址。,套接字又称,socket,地址，形如（主机,IP,地,址，端口号）。,8.3.3 TCP,连接的实现,TCP,使用三次握手（,three-way handshaking,）协议来建立连接。,关闭连接必须由通信双方共同完成，也使用,修改的,“,三次握手,”,过程。,8.3.4 TCP,可靠数据传输的实现,1.TCP,要为所发送的每一个分段加上序列号，以保证每一个分段能被接受方接受，并且只被正确地接受一次。,2.T,CP,使用积极确认,( PAR,，,Positive acknowledgment ),的方法提供可靠传输。,所谓,PAR,不仅要求源主机在发送新的数据包之前要等待对方对前面所发送的数据包的确认。而且当源主,机,发送一个数据包后，启动超时机制，当源在规定时间内未收到接收方的确认时，就要数据重发并再次启动新一轮的超时机制。,TCP,使用期望确认方式。即确认信息给出的是关于希望接收的数据段序号。,TCP,段的序列化,TCP,提供段的编号，每个分段在传输之前均要被编号。编号还被用于对已正确接收的段的确认。,在接收端，将按分段的正确编号重组成完整的数据信息。,任何一个未被正确接收或丢失的分段将被重传。,3.,采用可变长的,滑动窗口协议进行流量控制,，以防止由于发送端与接收端之间的数据处理能力不匹配而引起的数据丢失,。,图,8.10,8.4,用户数据报协议,UDP,8.4.1,UDP,的特点,UDP,在主机之间提供不可靠,的、无连接,的数据传输。,UDP,的特性,:,面向无连接,connectionless,不提供对数据的检测,(,不可靠,unreliable),以用户数据报形式传送信息，在目标端不重组数据,（不对数据进行排序）,不提供确认与流量控制,提供非常有限的差错检验功能,8.4.2 UDP,报文格式,注意：,UDP,数据报中不指定源机和目的机地址，因为识别主机的工作由网络层完成（,IP,数据报中有源,/,目的,IP,地址）。,8.4.3 UDP,的工作,过程,发送端封装、接收端拆封,数据报的路径选择,溢出报文丢失、发现错误丢弃,客户端队列、服务器端队列,