UDP&TCP比较PPT课件下载推荐.ppt

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第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-2传输层端到端通信第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP在TCP/IP协议中，传输层使用的端口号用一个16位的二进制数表示。

因此，在传输层如果使用TCP协议进行进程通信，则可用的端口号共有216个。

由于UDP也是传输层一个独立于TCP的协议，因此使用UDP协议时也有216个不同的端口。

一些常用服务的TCP和UDP的众所周知端口号见表3-1和表3-2。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP表3-1常用的众所周知的TCP端口号第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP表3-2常用的众所周知的UDP端口号第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP2561023之间的端口号通常都是由Unix系统占用的，以提供一些特定的Unix服务。

现在IANA管理11023之间所有的端口号。

任何TCP/IP实现所提供的服务都使用11023之间的端口号。

客户端口号又称为临时端口号（即存在时间很短暂）。

这是因为客户端口号是在客户程序要进行通信之前，动态地从系统申请的一个端口号，然后以该端口号为源端口，使用某个众所周知的端口号为目标端口号（如在TCP协议上要进行文件传输时使用21）进行客户端到服务器端的通信。

综上所述，我们知道两台要通信的主机，每一端要使用一个二元地址（IP地址，端口号）才可以完成它们之间的通信。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP3.2用户数据报协议用户数据报协议UDP3.2.1UDP数据报的封装及其格式UDP协议在工作时是建立在IP协议之上的，UDP从进程的缓冲区接收进程每一次产生的输出，对每次输出都生成一个UDP数据报，然后把生成的UDP数据报直接封装在IP数据报中进行传输，因此在传输层使用UDP协议时，发送端不需要发送缓冲区，如图3-3所示。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-3UDP数据报的封装第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP被封装在IP中的UDP数据报通过网络传输到目标主机的IP层后，由目标主机的UDP层根据目标端口号送到接收该数据的相应进程。

UDP数据报的格式如图3-4所示。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-4UDP数据报格式第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP3.2.2UDP校验和的计算方法顾名思义，这个伪头部并不是UDP的真正组成部分，它只是为了UDP在进行差错检查时可以把更多的信息包含进去而人为加上的。

伪头部的格式如图3-5所示。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-5UDP伪头部格式第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP伪头部包含IP头部的一些字段，填充域全填0，目的是使伪头部为16位二进制数的整数倍，这是计算校验和时所需要的。

协议字段的值为17（表示为UDP协议，见表2-4），UDP长度为UDP数据报的总长（当然不能包括虚构的伪头部）。

源端在发送UDP数据报时，使用构造的UDP伪头部和UDP数据报计算出校验和（校验和计算方法与IP头部校验和的计算方法相同），然后填入UDP头部。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP3.2.3UDP协议的特点从UDP协议的数据报格式可以看出，UDP对数据的封装非常简单，主要是增加了端口号与校验和，然后就可以直接通过IP层进行传输了，因此它具有以下特点：

（1）UDP是一种无连接、不可靠的数据报传输服务协议。

（2）UDP对数据传输过程中惟一的可靠保证措施是进行差错校验，如果发生差错，则只是简单地抛弃该数据报。

（3）如果目标端收到的UDP数据报中的目标端口号不能与当前已使用的某端口号匹配，则将该数据报抛弃，并发送目标端口不可达的ICMP差错报文。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP（4）UDP协议在设计时的简单性，是为了保证UDP在工作时的高效性和低延时性。

因此，在服务质量较高的网络中（如局域网），UDP可以高效地工作。

（5）UDP常用于传输延时小，对可靠性要求不高，有少量数据要进行传输的情况，如DNS（域名服务）、TFTP（简单文件传输）等。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP3.3传输控制协议TCP3.3.1TCP报文段格式TCP报文段（常称为段）与UDP数据报一样也是封装在IP中进行传输的，只是IP报文的数据区为TCP报文段。

TCP报文段的格式如图3-6所示。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-6TCP报文段的格式第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP1TCP源端口号TCP源端口号长度为16位，用于标识发送方通信进程的端口。

目标端在收到TCP报文段后，可以用源端口号和源IP地址标识报文的返回地址。

2TCP目标端口号TCP目标端口号长度为16位，用于标识接收方通信进程的端口。

源端口号与IP头部中的源端IP地址，目标端口号与目标端IP地址，这4个数就可以惟一确定从源端到目标端的一对TCP连接。

3序列号序列号长度为32位，用于标识TCP发送端向TCP接收端发送数据字节流的序号。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP4确认号确认号长度为32位。

5头部长度该字段用4位二进制数表示TCP头部的长短，它以32位二进制数为一个计数单位。

TCP头部长度一般为20个字节，因此通常它的值为5。

6保留保留字段长度为6位，该域必须置0，准备为将来定义TCP新功能时使用。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP7标志标志域长度为6位，每1位标志可以打开或关闭一个控制功能，这些控制功能与连接的管理（3.3.2小节讲述）和数据传输控制有关，其内容如下所述：

URG：

紧急指针标志，置1时紧急指针有效。

ACK：

确认号标志，置1时确认号有效。

如果ACK为0，那么TCP头部中包含的确认号字段应被忽略。

PSH：

push操作标志，当置1时表示要对数据进行push操作。

RST：

连接复位标志，表示由于主机崩溃或其他原因而出现错误时的连接。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCPSYN：

同步序列号标志，它用来发起一个连接的建立，也就是说，只有在连接建立的过程中SYN才被置1。

FIN：

连接终止标志，当一端发送FIN标志置1的报文时，告诉另一端已无数据可发送，即已完成了数据发送任务，但它还可以继续接收数据。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP8窗口大小窗口大小字段长度为16位，它是接收端的流量控制措施，用来告诉另一端它的数据接收能力。

9校验和校验和字段长度为16位，用于进行差错校验。

校验和覆盖了整个的TCP报文段的头部和数据区。

10紧急指针紧急指针字段长度为16位，只有当URG标志置1时紧急指针才有效，它的值指向紧急数据最后一个字节的位置（如果把它的值与TCP头部中的序列号相加，则表示紧急数据最后一个字节的序号，在有些实现中指向最后一个字节的下一个字节）。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP11选项选项的长度不固定，通过选项使TCP可以提供一些额外的功能。

每个选项由选项类型（占1个字节）、该选项的总长度（占1个字节）和选项值组成，如图3-7所示。

图3-7TCP选项格式第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP当前已定义的选项如表3-3所示。

选项类型字段为0和1的选项仅各占1个字节，其他的选项在选项类型后说明了其总长度。

12填充填充字段的长度不定，用于填充以保证TCP头部的长度为32位的整数倍，值全为0。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP表3-3TCP选项表略表略第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP3.3.2TCP连接的建立与关闭TCP是一个面向连接的协议，TCP协议的高可靠性是通过发送数据前先建立连接，结束数据传输时关闭连接，在数据传输过程中进行超时重发、流量控制和数据确认，对乱序数据进行重排以及前面讲过的校验和等机制来实现的。

TCP在IP之上工作，IP本身是一个无连接的协议，在无连接的协议之上要建立连接，对初学者来说，这是一个较难理解的一个问题。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP1.建立连接TCP使用“三次握手”（3-wayHandshake）法来建立一条连接。

所谓三次握手，就是指在建立一条连接时通信双方要交换三次报文。

具体过程如下。

2关闭连接由于TCP是一个全双工协议，因此在通信过程中两台主机都可以独立地发送数据，完成数据发送的任何一方可以提出关闭连接的请求。

关闭连接时，由于在每个传输方向既要发送一个关闭连接的报文段，又要接收对方的确认报文段，因此关闭一个连接要经过4次握手。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP连接建立和关闭的过程可以用图3-8表示，该图是通信双方正常工作时的情况。

关闭连接时，图中的u表示服务器已收到数据的序列号，v表示客户机已收到数据的序列号。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-8TCP连接的建立与关闭第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP3.3.3TCP的流量控制和拥塞控制机制下面我们来看一个实例，图3-9是主机1和主机2使用TCP协议在实际通信时的时序图。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-9TCP连接的建立与关闭第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP在图3-9中，主机1连续发送了两个报文段4和5，其长度都为1024个字节，这两个报文段的数据用来填充接收方（主机2）所通知的窗口，由于主机2通知的窗口大小只有2048个字节，这时主机2的缓冲区已经被填满，因此主机1停下来等待一个主机2的确认。

发送端发送数据的过程是如何受到接收方控制的，这可以用图3-10表示。

报文段2通知的窗口大小为2048个字节，因此主机1的前两个1024个字节的数据块落入窗口内，如图3-10（a）所示，窗口内的数据是可以立即发送的数据。

图3-10（b）是图3-9中主机1发送了报文段4和5后的情况，窗口内的数据已发送完毕（用灰色表示），主机1只能等待。

第第3章章传输层协议传输层协议UDP和和TCP图3-10（c）是主机2收到前2048个字节发送了确认报文段6窗口右移后的情况，由于报文段6通知的接收方窗口大小只有1024个字节，因此只有一个1024个字节的数据块落入窗口内。

图3-