第13讲 CH5-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,*,计算机网络,第,5,章 传输层,1,第,5,章,传输层,5.1,传输层协议概述,5.2,用户数据报协议,UDP,5.3,传输控制协议,TCP,概述,5.4 TCP,的传输连接管理,5.5 TCP,报文段的首部格式,2,三类端口,熟知端口,，数值一般为,01023,。,登记端口号,，数值为,102449151,，为没有熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在,IANA,登记，以防止重复。,客户端口号,或,短暂端口号,，数值为,4915265535,，留给客户进程选择暂时使用。当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。,3,套接字,(socket),套接字,socket=(IP,地址,:,端口号,),每一条,TCP,连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。即：,TCP,连接,:=socket1,socket2,=(IP1:port1),(IP2:port2),4,SYN-,SENT,ESTAB-,LISHED,SYN-,RCVD,LISTEN,ESTAB-,LISHED,用三次握手建立,TCP,连接的各状态,SYN=1,seq,=x,ACK=1,seq,=x+1,ack,=y,1,CLOSED,CLOSED,数据传送,主动打开,被动打开,A,B,客户,服务器,5.4.1 TCP,的连接建立,SYN=1,ACK=1,seq,=y,ack,=x,1,5,CLOSED,ACK=1,seq,=u+1,ack,=w,1,FIN=1,seq,=u,ACK=1,seq,=v,ack,=u,1,FIN=1,ACK=1,seq,=w,ack,=u,1,FIN-,WAIT-1,CLOSE-,WAIT,FIN-,WAIT-2,LAST-,ACK,等待,2MSL,TIME-,WAIT,主动关闭,被动关闭,数据传送,通知,应用,进程,ESTAB-,LISHED,ESTAB-,LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,CLOSED,5.9.2 TCP,的连接释放,TCP,连接必须经过时间,2MSL,后才真正释放掉。,6,第,5,章,传输层,5.1,传输层协议概述,5.2,用户数据报协议,UDP,5.3,传输控制协议,TCP,概述,5.4 TCP,的传输连接管理,5.5 TCP,报文段的首部格式,7,TCP,首部,20,字节的,固定首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,32,位,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,TCP,数据部分,TCP,首部,TCP,报文段,IP,数据部分,IP,首部,发送在前,5.5 TCP,报文段的首部格式,8,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,源端口和目的端口字段,各占,2,字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。,9,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,序号字段,占,4,字节。,TCP,连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。,10,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,确认号字段,占,4,字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。,11,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,数据偏移（即首部长度）,占,4,位，它指出,TCP,报文段的数据起始处距离,TCP,报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是,32,位字（以,4,字节为计算单位）。,12,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,保留字段,占,6,位，保留为今后使用，但目前应置为,0,。,13,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,紧急,URG,当,URG,1,时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送,(,相当于高优先级的数据,),。,14,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,确认,ACK,只有当,ACK,1,时确认号字段才有效。当,ACK,0,时，确认号无效。,15,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,推送,PSH(,PuSH,),接收,TCP,收到,PSH=1,的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。,16,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,复位,RST(,ReSeT,),当,RST,1,时，表明,TCP,连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。,17,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,同步,SYN,同步,SYN=1,表示这是一个连接请求或连接接受报文。,18,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,终止,FIN(,FINis,),用来释放一个连接。,FIN,1,表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。,19,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,窗口字段,占,2,字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节。,20,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,检验和,占,2,字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在,TCP,报文段的前面加上,12,字节的伪首部。,21,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,紧急指针字段,占,16,位，,指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。,22,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,比特,0 8 16 24 31,填 充,选项字段,长度可变。,TCP,最初只规定了一种选项，即,最大报文段长度,MSS,。,MSS,告诉对方,TCP,：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是,MSS,个字节。”,MSS,(Maximum Segment Size),是,TCP,报文段中的,数据字段,的最大长度。,数据字段加上,TCP,首部,才等于整个的,TCP,报文段。,23,其他选项,窗口扩大选项,占,3,字节，其中有一个字节表示移位值,S,。新的窗口值等于,TCP,首部中的窗口位数增大到,(16+S),，相当于把窗口值向左移动,S,位后获得实际的窗口大小。,时间戳选项,占,10,字节，其中最主要的字段时间戳值字段（,4,字节）和时间戳回送回答字段（,4,字节）。,选择确认选项,在后面的,5.6.3,节介绍。,24,TCP,首部,20,字节,固定,首部,目 的 端 口,数据,偏移,检 验 和,选 项 （长 度 可 变）,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F,I,N,S,Y,N,R,S,T,P,S,H,A,C,K,U,R,G,位,0 8 16 24 31,填 充,填充字段,这是为了使整个首部长度是,4,字节的整数倍。,25,第,5,章,传输层,5.1,传输层协议概述,5.2,用户数据报协议,UDP,5.3,传输控制协议,TCP,概述,5.4 TCP,的传输连接管理,5.5 TCP,报文段的首部格式,5.6 TCP,可靠传输的原理,26,5.6.1,停止等待协议,(a),无差错情况,A,发送,M,1,确认,M,1,B,发送,M,2,发送,M,3,确认,M,2,确认,M,3,A,发送,M,1,B,超时重传,M,1,发送,M,2,确认,M,1,丢弃有差错,的报文,(b),超时重传,t,t,t,t,27,确认丢失和确认迟到,A,发送,M,1,B,超时,重传,M,1,发送,M,2,丢弃,重复的,