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211-05运输层-new.pdf


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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..计算机网络第5章运输层:..:..?从通信和信息处理的角度看,运输层向它上面的应用层提供通信服务,它属于面向通信部分的最高层,同时也是用户功能中的最低层。?当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核心部分的功能进行端到端的通信时,只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层,而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。面向信息处理应用层用户功能运输层面向通信网络层数据链路层网络功能物理层3:..运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信应用进程应用进程APAP41APAP235端口5端口运输层提供应用进程间的逻辑通信443IP层32211主机A主机B路由器1路由器2AP1AP3LAN1WANLAN2AP2AP4IP协议的作用范围运输层协议TCP和UDP的作用范围:..?运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信,即向高层用户屏蔽通信子网的细节,提供通用的传输接口。?运输层对信息流具有调节作用,提供可靠性传输,确保数据到达无误。?主要功能:?把运输地址映射为网络地址?把端到端的运输连接映射为网络连接?运输连接管理?端到端的顺序控制、差错检测及恢复、分段处理及QoS监测?加速数据处理5:..(应用层实体)(应用层实体)运输层服务访问点层接口TSAP运输实体运输协议运输实体运输层层接口网络层网络层服务访问点NSAP(或网际层)6:..?TCP/IP的运输层有两个不同的协议:?(1)用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)(RFC768)?(2)传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)(RFC793)应用层运输层UDPTCPIP与各种网络接口7:..?运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节(如网络拓扑、所采用的路由选择协议等),它使应用进程看见的就是好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。应发接发接送收送收?用进?进?进?进?层程数据程数据程数据程数据运全双工可靠信道输不可靠信道层使用TCP协议使用UDP协议8:..?UDP和TCP都使用IP协议。两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运输协议数据单元TPDU。?TCP传送的数据单位协议是TCP报文段(segment)。UDP传送的数据单位协议是UDP报文或用户数据报。?UDP在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到UDP报文后,不需要给出任何确认。?TCP则提供面向连接的服务。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务,因此不可避免地增加了许多的开销。9:..?运行在计算机中的进程是用进程标识符来标志的。?为了使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信,就必须用统一的方法对TCP/IP体系的应用进程进行标志。?解决这个问题的方法就是在运输层使用协议端口号(protocolportnumber),或通常简称为端口(port)。?虽然通信的终点是应用进程,但我们可以把端口想象是通信的终点,因为我们只要把要传送的报文交到目的主机的某一个合适的目的端口,剩下的工作(即最后交付目的进程)就由TCP/UDP来完成。10:..?端口就是运输层服务访问点TSAP。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例如:A、B与主机C的SMTP建立三个连接11:..?端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给运输层,以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。?从这个意义上讲,端口是用来标志应用层的进程。12:..端口在进程之间的通信中所起的作用发送方接收方应用进程应用进程应用层????????????端口端口运输TCP复用UDP复用TCP分用UDP分用层UDPUDPTCP报文段TCP报文段用户数据报用户数据报网IP复用IP分用络层IP数据报IP数据报:..?在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口(逻辑端口)。?路由器或交换机上的端口是硬件端口(物理端口)。?硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口?软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址。14:..?熟知端口,数值一般为0~1023。?登记端口号,数值为1024~49151,为没有熟知端口号的应用程序使用的。?客户端口号或短暂端口号,数值为49152~65535,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。15:..?端口号的分配:任何TCP/IP实现所提供的服务都是1~1023之间的端口号,这些端口号由IANA(AssignedNumbersAuthority,号码分配机构)分配管理。?低于255的端口号保留用于公共应用;?255到1023的端口号分配给各个公司,用于特殊应用。?常用的TCP端口号:HTTP80,FTP20/21,23,SMTP25,DNS53,POP3110等;?常用的UDP端口号:DNS53,TFTP69,SNMP161等。16:..?UDP提供了IP层没有提供的两个服务。它提供了端口号来帮助辨别不同的用户请求,以及(可选的)验证数据完整达到,未经修改的检测功能。?UDP不提供将消息分割成包的(数据报),并在另一端重新组装的功能。?用户数据报协议不提供数据到达的包的顺序。这就意味着使用用户数据报协议的应用程序必须能够确保全部的消息都能够到达,并是按正确的顺序。?UDP服务于很多知名应用层协议,包括网络文件系统(NFS)、简单网络管理协议(SNMP)、域名系统(DNS)以及简单文件传输系统(TFTP)。17:..?以实现效率为首要目标,具有良好的实时性?UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接。?UDP使用尽最大努力交付,即不保证可靠交付,同时也不使用拥塞控制。?可能出现分组的丢失、重复、错序。?应用程序需要负责传输可靠性方面的所有工作。?UDP是面向报文的。UDP没有拥塞控制,很适合多媒体通信的要求。?UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。?UDP的首部开销小,只有8个字节。18:..面向报文的UDP?发送方UDP对应用程序交下来的报文,在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文,既不合并,也不拆分,而是保留这些报文的边界。?应用层交给UDP多长的报文,UDP就照样发送,即一次发送一个报文。应用程序必须选择合适大小的报文。?接收方UDP对IP层交上来的UDP用户数据报,在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程,一次交付一个完整的报文。应用层报文应用层报文应用层UDP首部UDP用户数据报的数据部分运输层IP首部IP数据报的数据部分IP层:..:..:..??出队列入队列出队列入队列运输层UDP端口51000UDP端口69UDP用户数据报UDP数据报的发送和接收通过UDP端口实现,端口是一个可读写的结构,具有内部的报文缓冲区22:..?数据报发送?UDP软件将用户数据封装在UDP数据报中?转交给IP软件,进行IP封装和转发?数据报的接收?IP层接收到UDP数据报,提交给UDP软件的各端口?端口判断该报文的目的端口号是否与当前端口匹配?若匹配成功,将该数据报保存到相应端口的接收队列中(若队列已满,则丢弃该数据报)?若未匹配,则丢弃该数据报,同时向源端发送“端口不可达”的ICMP包23:..?简单、简短的应用:如查询操作、网络管理、IPphone、在屏幕上报告股票市场、在屏幕上显示航空信息等?一般使用方式:客户/服务器模式?服务端:固定守候在特定port:x,提供服务?客户端:动态绑定任意port:n,向服务器的port发出请求,获得服务响应请求(n,x)24:..?TCP是面向连接的运输层协议。?每一条TCP连接只能有两个端点(endpoint),每一条TCP连接只能是点对点的(一对一)。?TCP提供可靠交付的服务。?提供包丢失重发机制、流量控制、拥塞控制?TCP提供全双工通信。?面向字节流。?不支持组播和广播25:..??x表示序号为x的数据字节字节流0字节流21从接收缓存12019把字节写入读取字节2发送缓存3TCP加上TCP首部TCP构成TCP报文段541817161514发送TCP报文段131211H109H876HTCP连接26:..?TCP连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。?TCP对应用进程一次把多长的报文发送到TCP的缓存中是不关心的。?TCP根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少个字节(UDP发送的报文长度是应用进程给出的)。?TCP可把太长的数据块划分短一些再传送。TCP也可等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。27:..?TCP把连接作为最基本的抽象。?每一条TCP连接有两个端点。?TCP连接的端点不是主机,不是主机的IP地址,不是应用进程,也不是运输层的协议端口。TCP连接的端点叫做套接字(socket)或插口。?端口号拼接到(contatenatedwith)IP地址即构成了套接字。28:..(socket)套接字socket=(IP地址:端口号)(5-1)?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)}(5-2)(socket),,1500150029:..?应用编程接口API称为socketAPI,简称为socket。?socketAPI中使用的一个函数名也叫作socket。?调用socket函数的端点称为socket。?调用socket函数时其返回值称为socket描述符,可简称为socket。?在操作系统内核中连网协议的Berkeley实现,称为socket实现。30:..:..(stopandwait)ABAB发送M1发送M1丢弃有差错丢弃有差错确认M1?的报文的报文发送M2超时重传超时重传MM11确认M2确认M1发送M3发送M2确认M3tttt(a)无差错情况(b)超时重传:..??超时超时重传M1丢弃重传M丢弃丢弃1丢弃重复的重复的MM1重复的重复的MM111重传确认重传确认MM1重传确认重传确认MM111发送M2发送M2收下迟到收下迟到的确认的确认tttt但什么也不做但什么也不做(c)确认丢失(d)确认迟到33:..?使用上述的确认和重传机制,我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。?这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ(AutomaticRepeatreQuest)。?ARQ表明重传的请求是自动进行的。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。34:..?停止等待协议的优点是简单,但缺点是信道利用率太低。Bt确认确认组组分分tATRTTDT+RTT+TDATDU?(5-3)TRTT??TDA35:..?发送方可连续发送多个分组,不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。?由于信道上一直有数据不间断地传送,这种传输方式可获得很高的信道利用率。BtACK分组At36:..(a)发送方维持发送窗口(发送窗口是5)发送窗口向前123456789101112(b)收到一个确认后发送窗口向前滑动37:..?接收方一般采用累积确认的方式。即不必对收到的分组逐个发送确认,而是对按序到达的最后一个分组发送确认,这样就表示:到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。?累积确认有的优点是:容易实现,即使确认丢失也不必重传。缺点是:不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。38:..-back-N(回退N)?如果发送方发送了前5个分组,而中间的第3个分组丢失了。这时接收方只能对前两个分组发出确认。发送方无法知道后面三个分组的下落,而只好把后面的三个分组都再重传一次。?这就叫做Go-back-N(回退N),表示需要再退回来重传已发送过的N个分组。?可见当通信线路质量不好时,连续ARQ协议会带来负面的影响。39:..?TCP连接的每一端都必须设有两个窗口——一个发送窗口和一个接收窗口。?TCP的可靠传输机制用字节的序号进行控制。TCP所有的确认都是基于序号而不是基于报文段。?TCP两端的四个窗口经常处于动态变化之中。?TCP连接的往返时间RTT也不是固定不变的。需要使用特定的算法估算较为合理的重传时间。40:..(长度可变)填充TCP报文段TCP首部TCP数据部分发送在前IP首部IP数据部分:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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)。填充字段——是为了使整个首部长度是4字节的整数倍。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)填充保留字段——占6位,保留为今后使用,但目前应置为0。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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)。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)。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431源端口目的端口序号20字节TCP确认号固定首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。:..位08162431字节44112源端口目的端口源IP地址目的IP地址06TCP长度序号20字节12TCP确认号固定首部伪首部首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。计算方法同UDP:..比特08162431源端口目的端口MSS(MaximumSegmentSize)序号是TCP报文段中的数据字段的最大长度。20数据字段加上TCP首部字节TCP确认号固定首部才等于整个的TCP报文段。首部数据UAPRSF保留RCSSYI窗口偏移GKHTNN检验和紧急指针选项(长度可变)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。”:..?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——。56:..练****一、选择填空1、下列说法中,关于运输层的说法不正确的是()、下列关于UDP协议的说法中,不正确的是(D)、TCP协议提供端口之间的(①A)报文传输服务,它提供连接的功能是(②A)的,采用(③D)技术来实现可靠数据流的传送。①②③(捎带一个分组的序号)(捎带一个分组的序号):..练****二、若TCP中的序号采用64位编码,而每一个字节有其自己的序号,试问:在75Tb/s的传输速率下(这是光纤信道理论上可达到的数据率),分组的寿命应为多大才不会使序号发生重复?解答:6419序号空间的大小为2个字节,约为2×10个字节。1275÷8≈,即75Tb/×10个序号。191262×10÷×10≈2×10,所以序号循环一周需用62×10秒。又因为一天有86400s,以75Tb/s速率传输,序号循环一周所花6的时间约等于2×10÷86400=23天,因此,最长的分组寿命应小于3个星期才不会使序号发生重复:..=20262728293031323334353637383940414243444546474849505**********已发送并不允许发送允许发送的序号收到确认B期望收到的序号TCP标准强烈不赞成发送窗口前沿向后收缩59:..**********已发送并不允许发送已发送但未收到确认允许发送但尚未发送收到确认P1P2P3B的接收窗口262728293031323334353637383940414243444546474849505**********已发送确认不允许接收允许接收并交付主机未按序收到P–P=A的发送窗口(又称为通知窗口)31P–P=已发送但尚未收到确认的字节数21P–P=允许发送但尚未发送的字节数(又称为可用窗口)32:..,发送窗口向前滑动收到新的确认号,发送窗口向前滑动A的发送窗口向前滑动262728293031323334353637383940414243444546474849505**********已发送并收到确认不允许已发送允许发送但尚未发送发送P但未收到确认PP123B的接收窗口向前滑动262728293031323334353637383940414243444546474849505**********已发送确认不允许允许接收并交付主机接收未按序收到先存下,等待缺少的数据的到达:..5

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