第5章 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,*,第,5,章 传输层,5.1,知识结构图,5.2,大纲要点归纳,1.,传输层端口,用一个,16,位端口号进行标志。端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。下图是,TCP,首部，掌握每个字段的含义。,2.TCP,连接管理,三次握手的报文序列,四步分离机制,例,1,（,2011,年第,39,题）,主机甲向主机乙发送一个（,SYN=1,，,seq=11 220,）的,TCP,段，期望与主机乙建立,TCP,连接，若主机乙接受该连接请求，则主机乙向主机甲发送的正确,TCP,段可能是（ ）。,A.(SYN=0,，,ACK=0,，,seq=11 221,，,ack=11 221),B.(SYN=1,，,ACK=1,，,seq=11 220,，,ack=11 220),C.(SYN=1,，,ACK=1,，,seq=11 221,，,ack=11 221),D.(SYN=0,，,ACK=0,，,seq=11 220,，,ack=11 220),答案：,C,例,2,（,2009,年第,38,题）,主机甲和主机乙已建立一个,TCP,连接，主机甲向主机乙发送了两个连续的,TCP,段，分别包括,300,字节和,500,字节的有效载荷，第一个段的序列号为,200,，主机乙正确接收到两个段后，发送给主机甲的确认序列号是（ ）。,A.500 B.700 C.800 D.1000,答案：,D,甲,乙,Seq=200,300,字节,Seq=500,500,字节,ACK=1000,考查,TCP,的数据编号与确认,TCP,是面向字节流的，其选择确认（,ACK,）机制是接收端对字节序号进行确认，其,返回的序号是接收端下一次期望接收的序号,，因此主机乙接收两个网段后返回给主机甲的确认序列号是,1000,，如图所示。,例,3,（,2011,年第,40,题）,主机甲和主机乙之间已建立一个,TCP,连接，主机甲向主机乙发送了,3,个连续的,TCP,段，分别包含,300,字节，,400,字节和,500,字节的有效载荷，第,3,个段的序号为,900,。若主机乙仅正确收到第,1,个段和第,3,个段，则主机乙发送给主机甲的确认序号是（ ）。,A.300 B.500 C.1200 D.1400,答案：,B,甲,乙,Seq=200,300,字节,Seq=500,400,字节,ACK=500,Seq=900,500,字节,TCP,段首部中的序号字段是指本报文所发送的数据第一个字节的序号。第三个字段的序号为,900,，则第二个段的序号为,900-400=500,，而确认号是期待接收到对方下一个报文的第一个字节的序号，现在主机乙期待接收第二个字段，其过程如图所示。,例,4,（,2013,年第,39,题）,主机甲和主机乙之间已建立一个,TCP,连接，双方持续有数据传输，且数据无差错与丢失。若甲收到,1,个来自乙的,TCP,段，该段的序号为,1913,、确认序号为,2046,、有效载荷为,100,字节，则甲立即发送给乙的,TCP,段的序号和确认序号分别是（ ）。,A.2046,、,2012 B.2046,、,2013,C.2047,、,2012 D.2047,、,2013,答案：,B,若甲收到,1,个来自乙的,TCP,段，该段的序号,seq=1913,、确认序号,ack=2046,、有效载荷为,100,字节，则甲立即发送给乙的,TCP,段的序号,seq1=ack=2046,和确认序号,ack1=seq+100=2013,，答案为,B,。,3.TCP,的滑动窗口机制,为了提高报文段的传输速率，,TCP,采用大小可变的滑动窗口进行流量控制。窗口大小的单位是字节。发送窗口在连接建立时由双方商定，但在通信过程中，接收端可根据自己的接收缓存的大小，随时动态地调整发送端的发送窗口的上限值。这就是接收端窗口,rwnd,（,receiver windows,），这个值被放在接收端发送的,TCP,报文首部的窗口字段中。,同时，发送端根据其对当前网络拥塞程度的估计而确定的窗口值，叫做拥塞窗口,cwnd,（,congestion windows,）。其大小与网络的带宽和时延密切相关。,发送端设置的当前能够发送数据量的大小叫做发送窗口，发送窗口的上限值由下面公式确定：发送窗口的上限值,=Mincwnd,rwnd,rwnd,由接收端根据其接收缓存确定，,接收方用报文的窗口字段反馈其接收能力，限制发送方的发送流量,。发送端确定,cwnd,比较复杂，详细情况在慢启动和拥塞避免一节中叙述。,发送窗口的左边沿对应已发送数据中被确认的最高序号,+1,，其右边沿对应左边沿的序号加上发送窗口的大小。在数据传输的过程中，这个发送窗口不时地向右移动构成了滑动窗口。窗口的两边沿的相对运动增加或减少了窗口的大小。,TCP,可变窗口流量控制示例,4.TCP,的拥塞控制,TCP/IP,拥塞控制最根本的措施是源抑制,(source quench),。,为了避免和控制拥塞，,TCP,推荐使用以下技术：,慢启动（,slow start,）,;,拥塞避免（,congestion avoidance,）,;,快速重传（,fast retransmission,）,;,快速恢复（,fast recovery,）,TCP,的拥塞控制机制是闭环控制，可以有以下途径发现拥塞：,报文段的重传定时器到时,;,收到,ICMP,的源抑制报文。,拥塞窗口（,congestion window,）,发送窗口：,swnd = Min,（,cwnd,，,rwnd,）,慢启动门限（,slow start threshold,）,当,cwndssthresh,使用慢启动策略；,当,cwndssthresh,使用拥塞避免策略；,当,cwnd = ssthresh,即可使用慢启动策略也可使用,拥塞避免策略。,慢启动和拥塞避免拥塞控制策略示例,慢启动,每出现一次拥塞，拥塞窗口都要降到,1 MSS,的起点。,拥塞避免,当拥塞窗口增大到慢启动门限值之后，将其增长速率由指数增长变为加,性增长，以避免再次出现拥塞。,快速重传和快速恢复,当收到第,3,个重复的确认时，就认为报文丢失，发生了拥塞，因此重传报文段，,而不必等到重传定时器到时，故称快速重传。下面取消慢启动而执行快速恢复，,并不把,cwnd,降到,1,，而是原来的一半。,TCP Reno,版本,采用了快速重传和快速恢复算法，在建立连接和超时重传时则使用慢启,动和拥塞避免。,TCP Reno,拥塞控制策略示例,例,5,（,2009,年第,39,题）,一个,TCP,连接总是以,1KB,的最大段发送,TCP,段，发送方有足够多的数据要发送。当拥塞窗口为,16KB,时发生了超时，如果接下来的,4,个,RTT,（往返时间）时间内的,TCP,段的传输都是成功的，那么当第,4,个,RTT,时间内发送的所有,TCP,段都得到肯定应答时，拥塞窗口大小是（ ）。,A.7KB B.8KB C.9KB D.16KB,答案：,C,考查,TCP,的拥塞控制方法,无论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（其根据就是没有按时收到确认），就要把开始门限,ssthresh,设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半,（但不能小于,2,）,把拥塞窗口,cwnd,重新设置为,1,，执行慢开始算法。这样做的目的就是要迅速减少主机发送到网络中的分组数，使得发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完毕。,在发送拥塞后，,慢开始门限,ssthresh,变为,16/2=8KB,，发送窗口变为,1KB,。,在接下来的,3,个,RTT,内，拥塞窗口执行慢开始算法，呈指数形式增加到,8KB,。由于,慢开始门限为,8KB,，因此转而执行拥塞避免算法，即拥塞窗口开始加法增大,。在第,4,个,RTT,结束后，拥塞窗口的大小为,9KB,。,例,6,（,2010,年第,39,题）,主机甲和主机乙之间已建立了一个,TCP,连接，,TCP,最大段长度为,1000,字节。若主机甲的当前拥塞窗口为,4000,字节，在主机甲向主机乙连续发送两个最大段后，成功收到主机乙发送的对第一个段的确认段，确认段中通告的接收窗口大小为,2000,字节，则此时主机甲还可以向主机乙发送的最大字节数是（ ）。,A.1000 B.2000 C.3000 D.4000,答案：,A,考查,TCP,流量控制与拥塞控制,发送方发送窗口的上限值应该取接收窗口和拥塞窗口这两个值中较小的一个，于是此时发送方的发送窗口为,min4000,2000=2000,字节，由于发送方还没有收到第二个最大段的确认，所以此时主机甲还可以向主机乙发送的最大字节数为,2000-1000=1000,字节。,5.3,难点释疑,传输地址与网络地址的区别,传输地址（,TSAP,）是传输层通信的端点，网络地址（,NSAP,）是网络层通信的端点，,TSAP,、,NSAP,与传输实体的关系是每个,TSAP,上绑定一个应用进程，应用进程通过各自的,TSAP,调用传输层服务。传输实体（传输层服务的提供者）通过本地的,NSAP,调用网络层服务，与远程的对等传输实体进行通信。,5.4,真题高频考点总结,2009-2013,年全国考研真题本章出题情况,年份,单选题,（分值）,综合题,（分值）,总分值,考核点,2009,2,题,（,4,分）,0,题,4,分,TCP,序号、拥塞控制,2010,1,题,（,2,分）,0,题,2,分,滑动窗口机制,2011,2,题,（,4,分）,0,题,4,分,TCP,连接管理、可靠传输,2012,0,题,1,题,（,4,分）,4,分,TCP,连接管理、序号机制,2013,1,题,（,2,分）,0,题,2,分,可靠传输序号机制,本章真题高频考点：,TCP,的连接管理、可靠传输、流量控制和拥塞控制。以选择题为主，命题方式是原理的灵活应用和协议分析机制，注意,TCP,段和端口号的意义。,