计算机网络技术基础全套配套课件徐红单元3网络体系结构与协议4传输层协议.ppt

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教学模块四：

传输层协议,单元3网络体系结构与协议,教学目标,掌握传输层协议TCP和UDP；,传输层,为什么需要传输层？

传输层实现哪些功能？

IP提供的服务终端间传输只对首部进行出错校验尽力而为（类似平信服务）,应用进程的要求进程间通信对数据实现差错控制传输过程实施流量和拥塞控制,端口：

标识进程出错检验重传：

差错控制拥塞通知流量管制：

流量控制,传输层协议,TCP/IP体系结构,TCP和UDP,传输控制协议（TCP）,用户数据报协议（UDP）,UDP提供无连接的服务，UDP在传送数据之前不需要建立连接。

不管发送的数据包是否到达目的主机，数据包是否出错，接收方也不会告诉发送方是否正确收到了数据，它的可靠性是由上层协议来保障的。

TCP提供可靠的、面向连接的服务。

在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。

TCP不提供广播或多播服务。

3.5.2传输控制协议TCP,主要内容TCP主要特点；TCP分段的格式；端口和套接字；TCP建立连接和释放连接的过程。

TCP可靠数据传输技术；,一、TCP的主要特点,TCP旨在向TCP/IP的应用层提供一种端到端的面向连接的可靠的数据流传输服务。

常用于一次传输要交换大量报文的情形，如文件传输、远程登录等。

功能：

规定传输层的连接建立与拆除的方式数据传输格式确认的方式目标应用进程的识别差错控制和流量控制机制等。

这些功能集中体现在TCP的协议数据单元中。

二、TCP分段的格式,TCP报头仍然分为固定部分和可变部分，其中固定部分20字节,二、TCP分段的格式,源端口和目的端口字段各占2字节。

端口是传输层与应用层的服务接口。

二、TCP分段的格式,例如，若某一个分段的顺序号值为“1301”，而其所携带的数据长度为500字节，则相当于该分段数据的第一个字节的顺序号为1301，最后一个字节的顺序号值为1800，并且该数据流下一个分段的顺序号字段值应该为“1801”。

二、TCP分段的格式,例如，若接收方正确地接收了一个顺序号为“1301”、长度为500字节的分段，则它发送给对方的确认号值就会是“1801”，即表示期望接收的下一个分段的第一个字节的序号应该是1801。

二、TCP分段的格式,二、TCP分段的格式,占6比特，为将来的应用而保留，目前置为“0”,二、TCP分段的格式,标志位，占6比特，TCP分段有多种应用，如建立或关闭连接、传输数据、携带确认等，这些编码位用于给出与分段的作用及处理有关的控制信息。

TCP首部,20字节固定首部,目的端口,报头长度,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,FIN,SYN,RST,PSH,ACK,URG,比特08162431,填充,紧急比特URG当URG1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）。

确认比特ACK只有当ACK1时确认号字段才有效。

当ACK0时，确认号无效。

推送比特PSH（PuSH）接收TCP收到推送比特置1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。

复位比特RST（ReSeT）当RST1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。

同步比特SYN与ACK合用以建立TCP连接。

如SYN=1，ACK=0表示连接请求；而SYN=1，ACK=1表示同意建立连接。

终止比特FIN（FINal）用来释放一个连接。

当FIN1时，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。

TCP的标志位,二、TCP分段的格式,窗口字段占2字节。

窗口的大小表示接收方可以接收的数据量，单位为字节。

接收方根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。

TCP首部,20字节固定首部,目的端口,报头长度,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,FIN,SYN,RST,PSH,ACK,URG,填充,TCP首部,20字节固定首部,目的端口,报头长度,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,FIN,SYN,RST,PSH,ACK,URG,比特08162431,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。

TCP首部,20字节固定首部,目的端口,报头长度,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,FIN,SYN,RST,PSH,ACK,URG,比特08162431,填充,紧急指针字段占16比特，给出从当前顺序号到紧急数据位置的偏移量。

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,FIN,SYN,RST,PSH,ACK,URG,比特08162431,填充,选项字段长度可变。

TCP只规定了一种选项，即最大报文段长度MSS（MaximumSegmentSize）。

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。

TCP首部,20字节固定首部,目的端口,报头长度,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,FIN,SYN,RST,PSH,ACK,URG,比特08162431,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。

三、端口和套接字-传输层端口的概念,传输层协议实现应用进程间端到端的通信。

计算机中的不同进程可能同时进行通信，这时它们会用端口号进行区别，通过网络地址和端口号的组合达到唯一标识的目的，即套接字（Socket）。

套接字是IP地址加上一个端口。

32位IP地址,16位端口号,48位套接字,传输层端口的概念,端口和套接字,在TCP/IP传输层，端口标识16比特，也就是说可定义216个端口，其端口号从0到2161。

TCP/IP传输层的TCP和UDP两个协议是两个完全独立的软件模块，因此各自的端口号也相互独立，即各自可独立拥有216个端口。

应用层与传输层之间的接口,每种应用层协议或应用程序都具有与传输层唯一连接的端口，并且使用唯一的端口号将这些端口区分开来。

当数据流从某一个应用发送到远程网络设备的某一个应用时，传输层根据这些端口号，就能够判断出数据是来自于哪一个应用，想要访问另一台网络设备的哪一个应用，从而将数据传输到相应的应用层协议或应用程序。

TCP和UDP,应用程序,应用程序,SMTP,HTTP,TCP,UDP,ICMP,IGMP,IP,ARP,RARP,以太网驱动程序,根据TCP或UDP首部中的端口号进行分用,根据IP首部中的协议值进行分用,根据以太网首部中的帧类型进行分用,80,25,这种端口号一般都小于1024。

它们基本上都被分配给了已知的应用协议。

这些端口由于已经有了固定的使用者，不能被动态地分配给其他应用程序。

（1）保留端口,端口的分配,端口根据其对应的协议或应用不同，被分配了不同的端口号。

负责分配端口号的机构是Internet编号管理局（IANA）。

常用“熟知”端口,这种端口的端口号一般都大于1024。

这一类的端口没有固定的使用者，它们可以被动态地分配给应用程序使用。

也就是说，在使用应用软件访问网络的时候，应用软件可以向系统申请一个大于1024的端口号临时代表这个软件与传输层交换数据，并且使用这个临时的端口与网络上的其他主机通信。

Dos窗口下使用netstat命令查看端口使用情况,

（2）动态分配的端口,端口的分配,某些软件厂商通过使用注册端口，使它的特定软件享有固定的端口号，而不用向系统申请动态分配的端口号。

一般，这些特定的软件要使用注册端口，其厂商必须向端口的管理机构注册。

大多数注册端口的端口号大于1024。

（3）注册端口,端口的分配,端口重定向,在实际使用中，经常会采用端口重定向技术。

所谓端口重定向是指将一个著名端口重定向到另一个端口，例如默认的HTTP端口是80，不少人将它重定向到另一个端口，如8080。

主机A,源端口与目的端口,网络中的两台主机进行通信的时候，TCP/IP协议会在传输层封装数据段时，把发出数据的应用程序的端口作为源端口，把接收数据的应用程序的端口作为目的端口，添加到数据段的头中，从而使主机能够同时维持多个会话的连接，使不同应用程序的数据不发生混淆。

端口的功能小结,端口在传输层的作用有点类似IP地址在网络层的作用或MAC地址在数据链路层的作用，只不过IP地址和MAC地址标识的是主机，而端口标识的是网络应用进程。

由于同一时刻一台主机上会有大量的网络应用进程在运行，所以需要有大量的端口号来标识不同的进程。

TCP连接包括建立连接、数据传输和拆除连接三个过程。

TCP通过TCP端口提供连接服务，最后通过连接服务来接收和发送数据。

如何连接？

TCP使用三次握手协议来建立连接。

连接可以由任何一方发起，也可以由双方同时发起。

一旦一台主机上的TCP软件已经主动发起连接请求，运行在另一台主机上的TCP软件就被动地等待握手。

四、TCP连接的建立和拆除,TCP建立连接过程,三次握手协议,第一次握手：

客户端问服务器咱俩能不能通信？

并告知服务器自己的序列号为x，其中x为机器随机产生。

第二次握手：

服务器收到来自客户端的序列号x，当服务器认为可以与客户端通信，就发出回应，置确认号为x+1，并告知客户端自己的序列号为y，其中y也是随机生成。

第三次握手：

客户端接收到来自服务器的确认号x+1时，知道服务器答应与自己通讯了，于是置下一次正式传输数据开始的序列号为x+1，同时置确认号为y+1，表示告知服务器我收到你的应答了，数据传输可以开始。

TCP建立连接过程,RST=1,服务器拒绝建立连接。

RST=1,客户机拒绝建立连接。

TCP释放连接过程,TCP连接用于双向通信，因此，任何一方一旦完成数据发送，都需启动连接释放过程。

发起连接释放过程的一方发送FIN=1的TCP报文，另一方以确认应答作为响应。

复习,传输层有哪些功能？

传输层有哪些协议？

分别适用于什么情况？

TCP首部最少多少字节？

TCP的校验和是对哪些部分进行校验的？

TCP的端口号起什么作用？

http协议对应的端口号是多少？

TCP如何建立连接？

发起方将哪个标志位置1？

TCP如何释放连接？

发起方将哪个标志位置1？

五、TCP可靠数据传输技术,TCP采用了许多与数据链路层类似的机制来保证可靠的数据传输，如采用序列号、确认应答、滑动窗口协议等。

只不过TCP的目的是为了实现端到端节点之间的可靠数据传输，而数据链路层协议则为了实现相邻节点之间的可靠数据传输。

1.TCP序列号,TCP发送端要为所发送的每一个分段加上序列号（SequenceNumber），保证每个分段能被接收端接收，并只被正确地接收一次。

停止等待算法,2.具有重传功能的积极确认技术,接收端在正确收到发送端数据分段之后向发送端回送一个确认信息，如发送方收不到此确认信息将认为此数据丢失，并重新发送此数据。

确认机制,数据分段出错或丢失这两种情况下，接收方不进行任何响应，发送方定时器超时后自动重传,2.具有重传功能的积极确认技术,重传机制,为了避免由于网络延迟引起迟到的确认和重复的确认，TCP规定在确认信息中捎带一个分段的序号，使接收方能正确地将分段与确认联系起来。

TCP差错控制机制的要素是检错、确认应答和重传；发送端保留