计算机网络教案.docx

1、计算机网络教案广西师范大学教案【首页】课程名称计算机网络授课专业信息管理与信息系统班级2005课程编号课程类型必修课校级公共课（ ）；基础或专业基础课（ ）；专业课（）选修课限选课（ ）；任选课（ ）授课方式课堂讲授（68）；实践课（34）考核方式考试（）；考查（ ）课程教学总学时数102学 分 数3学时分配课堂讲授 68 学时； 实践课 34 学时教材名称计算机网络第5版作 者谢希仁出版社及出版时间电子工业出版社指定参考书计算机网络（第2版）计算机网络用自顶向下方法描述因特网特色（第2版）作 者吴功宜Jim KuroseA著，陈鸣等译出版社及出版时间清华大学出版社2008年1月人民邮电出版社

2、授课教师覃少华职 称副教授单 位计信学院授课时间2007-2008年第2学期注：表中（ ）选项请打“”广西师范大学教案周 次第 8 周， 第 1 次课 2008 年 4月 7日备 注章 节名 称第5章 运输层 5.5 5.6 5.7授 课方 式理论课（）；实践课（）；实习（）教学时数3教学目的及要求1. 了解TCP报文格式的组成及其意义，从而掌握TCP工作原理；2. 掌握TCP可靠传输的实现方法；3. 掌握利用滑动窗口实现TCP流量控制。教学 主 要内容时间分配一、课前复习 1为何需要引入运输层？ 2运输层提供哪两种传输服务？二、新课引入 1. 由于UDP传输协议提供的是面向报文的不可靠的数据

3、传输能力，因此它的报头格式非常简洁，只有固定的8个字节。（伪首部的长度是12个字节） 2TCP提供的是可靠的面向字节的数据传输服务，它是建立在IP层尽最大努力服务的基础之上，因此，可以想象TCP将会比UDP更为复杂。那么，TCP究竟应该怎样设计其首部格式，才能做到可靠的数据传输呢？ 下面我们就来学习TCP报文段的首部格式，看看它是如何设计的？三、新课内容第1页教学重点与难点5.5 TCP报文段的首部格式一、 TCP报文首部由固定部分和可选部分组成1 固定部分（20字节）2 可选部分（最大40字节，须满足4N为边界）（如教材第194图5-14所示）二、 TCP首部各字段的作用 1源端口号 （06

4、5535） 占2字节，需要对方回应时需要。不需要时填0（保留）2目的端口号（065535） 占2字节，接收端向应用进程交付报文时使用 3序号 （0232-1） 占4字节，对报文中的每一个字节编号，循环使用 4确认号 占4字节，表示接收方期望收到的下一个报文段的第一个数据字节的序号 如B接收到A的报文的序号是201，数据长度为200字节（201400），则确认序号应为401。 5数据偏移 占4比特，它指出报文中TCP首部的长度。单位为4字节，因此，首部长度最大值是60字节。 6保留 占6比特，保留，目前全为0。 7紧急URG（URGent） URG=1，表明紧急指针字段有效。此时发送进程紧急数据

5、插入到正常数据段的最前面，提前发送。 8确认ACK（ACKnowlegment） ACK=1，表明确认号字段有效。反之，确认号字段中的值被视为无效。 9推送PSH PSH=1，接收端立即将收到的报文段交付给应用进程，而不等缓冲区填满再交付。 10复位RST RST=1，表明TCP连接出严重差错，必须释放后重新建立连接。还可用来拒绝一个非法的报文段或拒绝打开一个连接。（5.9节将进一步讨论如何建立连接）备 注 11同步SYN（SYNchronization） SYN=1，表示该报文是一个连接请求或连接接受报文。 SYN=1，ACK=0，表示连接请求； SYN=1，ACK=1，表示连接接受。12终

6、止FIN FIN=1， 表明报文传送结束，并要求释放连接。13窗口 （0216-1） 占2字节，发送方向接收方通告自己的接收窗口。 例如：确认号=700，窗口=1000。发送方还可接收1000字节，从7001699。14检验和 占2字节，包括整个TCP报文和TCP伪首部（12字节），与UDP类似，其中协议号字段由17变为6，UDP长度变为TCP长度。15紧急指针 占2字节，仅当URG=1时有意义，它指出了紧急数据的未尾在报文中的位置（紧急数据之后就是普通数据），即使窗口为零也可发送。16可选项 长度可变，最大可达40字节。（1） 最大报文段长度MSS，它指明TCP报文中数据部分的最大长度。缺省

7、为536字节，再加上首部共556字节。（2） 其中选项如：窗口扩大、时间戳、选择确认等选项。启发提问1UDP也需要伪首部，TCP伪首部与UDP伪首部有何不同？2接收方如何构造伪首部进行报文校验？3为什么需要MSS？4高速网络中的序号翻转问题？1Gb/s发送速率，不到4.3秒序号就会发生翻转。教学手段参考资料教学重点与难点5.6 TCP可靠传输的实现一、 TCP中的滑动窗口1 发送窗口（1） 以字节为单位，窗口的大小表示当前允许发送的最大字节数。（2） 发送窗口的移动。总结发送窗口前后沿移动条件。2 接收窗口只能对顺序到达的最高序号给出确认，然后移动。3 小结（1）发送窗口总是经常发生变化的，接

8、收窗口主要取决于接收缓存的大小；（2）对不按序到达的数据如何处理，TCP没有明确规定；（3）要求接收方具有累积确认功能。二、 超时重传的时间选择 1往返时间RTT 对RTT进行加权平均得到RTTs，即：RTTs=(1-)(旧的RTTs) +(新的RTT样本)其中01，=0.125。2超时重传时间RTO RTO=RTTs+4RTTD 新的RTTD =（1-）（旧的RTTD）+RTTs-新的RTT样本，其中=0.25,初始时，RTTD等于RTT样本的一半。3RTT测量难题 （1）测不准 （2）Karn算法 计算RTTs时，不采用发生了重传的RTT。这样做虽然能够得到较准确的RTTs和RTO，但是带

9、来了新的问题：一旦报文段的时延突然增多，超时重传的时间将无法更新，就会不断发生超时重传现象。 解决办法：发生重传后，把RTO增大为原来的2倍，不发生重传时，采用前述公式计算。 备 注三、 选择确认SACK1 若收到的报文段本身无差错，只是未按序号，采用选择确认是一种较好的方法。2 需要在TCP首部的可选项中选用SACK功能，占用一个字节，还需要一个字节指明该选项占用多少个字节。剩余38字节，最多只能指明4个不连续数据块的边界信息。启发提问1滑动窗口的移动及变化规律或条件？2超时重传时间的确定思想及方法？教学手段参考资料教学重点与难点5.7 TCP流量控制一、 TCP采用可变的滑动窗口实现流量控

10、制1 什么是流量控制（1） 控制发送方的数据发送速率不要太快，使接收端能够来得及接收。2 举例说明流量控制过程教材203页图5-22。图中接收窗口rwnd=400, 300,100,03 接收窗口为0后，再次变为非0，可能出现什么潜在的问题？（1） 可能发生死锁；（2） 解决办法：收到rwnd=0的一方，启动持续计时器，计时到发送探测报文。 4TCP对于接收窗口为零的规定。教材204页最下面一行。二、 TCP传输的效率问题 1报文段发送时机选择 （1）若缓存中的数据达到MSS，应立即发送。 （2）发送方应用进程指明要求立即发送，PUSH操作。 （3）发送方的计时器到时，把当前缓冲区中的数据发出

11、。2TCP中广泛使用的Nagle算法 （1）开始选发一个字节，试探；（2）收到确认后，将缓存中数据封装成报文段发出； （3）继续（2）。 上述算法当数据到达较快，而网络速度较慢时，可以明显减少所用的网络带宽。 注：Nagle还规定，当到达的数据达到发送窗口大小的一半或MSS时，立即发送一个报文段。3湖涂窗口综合症问题 接收方缓存满后，应用进程每次只读走一个字节，就向发送方返回确认，并发rwnd=1，就会引发该问题。 解决办法：让接收方延时确认，等接收缓冲区有更多的空闭时再发确认。 备 注启发提问1TCP流量控制的目的是什么？ 2如何解决接收窗口为零可能导致的死锁问题？教学手段参考资料TCP报文首部格式发送缓存接收缓存