《计算机网络基础任务教程模板_项目5传输层与TCP协议.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络基础任务教程模板_项目5传输层与TCP协议.ppt（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、Page 2教学目标教学目标了解了解传输层主要功能传输层主要功能掌握传输层协议及端口的概念掌握传输层协议及端口的概念掌握并理解掌握并理解TCP协议协议掌握并理解掌握并理解UDP协议协议Page 3教学内容教学内容认识传输层认识传输层了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层认识认识TCP协议协议UDP协议协议任务任务1 认识传输层认识传输层Page 4n 传输层处于OSI参考模型的第四层，属于资源子网。传输层位于网络层之上、会话层之下，使用网络层子系统提供的服务去开发本层的功能，屏蔽了通信子网的复杂性，为高层用户提供友好的使用界面和端到端的透明传输服务。n 传输层是计算机网络体系结构中功能十分重
2、要的一层，网络层只负责在网络中找到目的主机，而传输层的作用则是在源主机与目的主机的应用进程之间提供端到端的可靠的数据传输服务。n 传输层数据传输单位为报文。任务任务1 认识传输层认识传输层Page 5n 传输层从高层接收数据，并在必要时将数据分成较小的单元，传递给它的下层网络层，并保证到达对方的各个数据单元的信息正确无误。两台主机通信的实质就是两台主机中的应用进程互相通信。任务任务1 认识传输层认识传输层Page 6n 传输层最终目标是为用户提供有效、可靠、价格合理的服务。n 传输层主要功能 连接管理 拆分与重组数据 流量控制 差错校验处理 复用与分用任务任务1 认识传输层认识传输层Page
3、7n 传输层是OSI参考模型中最重要的也是最关键的一层，是负责用户数据传输和控制管理的一层。n 传输层的主要目的有两个：一个是在各主机之间提供可靠的端到端的数据通信；另一个则是使用网络层提供的服务为会话层提供独立于网络的传输服务。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 8n 传输层为高层用户提供两种服务，即可靠的数据传输服务和尽最大努力的数据传输服务。n 传输层定义了两种不同的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。n TCP 协议的数据传输单位是TCP报文，而UDP协议的数据传输单位则是UDP报文或是用户数据报。n TCP与UDP是两个性质不同的协议，向
4、高层提供不同的服务，但两者都使用IP协议作为网络层的传输协议，即TCP和UDP都使用IP协议。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 9n TCP与UDP协议在发送数据信息时，其协议数据单元PDU都作为其下面IP数据报中的数据。在接收数据信息时，IP数据报将IP首部去掉后，根据上层使用的是什么传输协议，把数据部分交给上层的TCP或UDP。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 10n TCP是一种面向连接的、可靠的数据传输协议。TCP在终端用户应用进程之间提供面向连接的可靠服务，它允许将一台主机的数据信息无差错地传送到目的主机。n UDP是一种无连接
5、的、不可靠的数据传输协议。UDP主要用于不要求分组按照顺序到达的数据传输中，分组顺序的检查与重新排序则交由应用层完成。UDP不提供流量控制，不具有可靠性机制，其可靠性依赖于应用层协议。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 11n TCP协议与UDP协议比较任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 12n 协议端口号（Protocol Port Number）：简称端口，指的是传输层实体与应用层的各种协议进程进行层间交互时用到的一种地址。n 传输层是通过端口为应用层提供服务的，TCP和UDP都使用端口把数据信息传递给上层。端口号用来跟踪同一时间内通过网
6、络的不同会话。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 13n 应用层的各种应用进程就是通过相应端口与传输实体进行交互的。因此在传输协议数据单元（TCP报文或UDP报文）的首部中都要写入源端口号和目的端口号。n 一个TCP连接由它的两个端点来标识，而每一个端点又是由IP地址和端口号来决定的。因此，TCP 是使用“连接”而不是“端口”来作为最基本的研究对象的，同时将一个TCP连接的端点称为插口（socket），或套接字、套接口。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 14n 一个连接由两个插口构成，一个插口又由两部分信息进行标识的，分别是IP地址和端口号
7、。n 端口就是传输层服务访问点TSAP。端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能够通过相应的端口将其数据信息向下交付给传输层进行传输，或者让传输层明确应当通过相应的端口将其报文段中数据向上交付给应用层的相应进程使用。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 15n 端口分为两种：众知端口和一般端口。n 众知端口：Internet为一些常用的应用层上的应用进程保留的端口号，称为众知端口，这些端口号的范围在01023之间。n 一般端口：用来随时分配给请求通信的客户端应用程序的，在特定取值范围内随机地分配一个端口号，仅在客户进程运行时间才动态选择。一般端口号的取值范围大于或等于1
8、024。任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 16n 保留的TCP/UDP的众知端口号任务任务2 了解了解TCP/IP中的传输层中的传输层Page 17n 各主机终端系统会使用端口号来选择合适的应用程序。源主机上的应用进程有服务请求时，它会使用一个由源主机自己动态分配的起始端口号来进行请求，这些动态分配的端口号通常是一些大于1023的端口号（一般端口）。n 举例：任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 18n 传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。n TCP协议是面向连
9、接的端到端的可靠协议。通信双方需要事先建立由软件实现的连接，TCP协议为传送的数据信息提供统一的数据格式，为数据报提供可靠的数据流传输服务。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 19n TCP协议的主要功能 数据流的复用与分用 完成对报文段的确认 流量控制与网络拥堵的处理 检测报文段的完整性 报文段的重新排序 控制超时重发任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 20n TCP协议通过以下方式提供可靠传输： 将上层用户交付的应用程序分割成TCP认为最合适发送的数据块并由TCP传递给IP的数据传输单位叫做报文段。 TCP报文段会保持它首部和数据的检验和，这是一个端到端的检验和。 （TCP
10、报文段是作为IP数据报进行传输的，而IP数据报到达目的主机的顺序可能与源主机发送的顺序不一致，因此TCP报文段的到达也可能会失序。 一个TCP连接的两端都有固定大小的缓冲空间。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 21n TCP的数据传输过程分为3个阶段：TCP连接的建立、数据传输和TCP连接的释放。n TCP报文报文：TCP数据是被封装在一个IP数据报中在网络中进行传输的。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 22n TCP能够完成面向连接的、可靠的数据传输功能，主要是TCP报文段中包含各种意义的字段来进行可靠性及其他功能特性的确定。n 一个TCP报文分为首部和数据两个部分。n
11、TCP报文段格式中各字段含义任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 23n TCP的编号与确认n TCP协议是面向字节的，TCP要传送的整个报文可以分解成若干个报文段，TCP将所要传送的这些报文段看成是一个个字节组成的数据流，然后对每一个字节编一个序号，不按报文段进行编号。n TCP适用于全双工工作方式的通信，一个传输给接收方的报文段中除了包含送往对方的数据外，还需要有对所收到的报文段的确认，这种确认方式为“捎带”确认。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 24n 举例任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 25n TCP提供的编号与确认机制，可以不对每一个TCP报文段发出单独的
12、确认信息，而是在传送数据时，“捎带”将确认信息一并传送出去，这样可以大大提高网络的利用率。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 26n TCP的传输连接管理n TCP的一个传输连接是用来传送TCP报文的，TCP的传输连接有三个阶段：连接建立阶段、数据传输阶段和连接释放阶段。n 传输连接的管理就是使传输连接的建立和释放都能正常地进行。n 为保证一个连接的建立和释放都是可靠的，防止已经失效的连接请求报文段突然又传送到目的主机，TCP使用了三次握手方式来进行数据信息的交换。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 27n 1连接建立阶段连接建立阶段n 连接建立时，TCP使用三次握手方式来交换
13、数据信息。基本建立过程如下： 源主机发送一个带有本次连接序号的连接请求。 目的主机收到该连接请求后，如果同意连接的建立，就会向源主机返回一个带有本次连接序号和源主机连接序号确认的信息。 源主机收到含有初始序号和确认序号的应答后，再向目的主机发送一个带有两次连接序号的确认。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 28n 通过三个动作，三次握手完成了一个TCP连接的建立。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 29n 2数据传输阶段数据传输阶段n 在三次握手后，一个TCP连接建立完成，此时客户进程就可以与服务器进程之间开始进行数据传输了。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 30n
14、3连接释放连接释放阶段阶段n 一个连接释放的基本过程如下： 由网络中进行数据通信的任意一台主机提出要求释放连接的请求报文段。 目的主机接收到释放连接请求后，会向源主机发送一个确认报文段，若此时该目的主机的所有数据也都已经发送完毕，则向源主机发送一个带有其自己序号的报文段。 源主机接收到目的主机的要求释放连接请求的报文段后，发送反向确认报文段。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 31n 通过三次握手进行一个TCP连接的释放。n 在进行一个TCP连接释放的过程中，TCP也是需要进行相互确认才可以断开彼此之间的连接的。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 32n 如果运行客户进程的主机
15、与运行服务器进程的主机无法建立连接，运行客户进程的主机就会三次向运行服务器进程的主机发送连接请求。在规定的时间内服务器未做任何应答，则表明连接建立失败。n 传输层是整个协议层的核心部分，TCP协议作为面向连接的、可靠的传输协议，用于在不可靠的计算机网络上提供可靠的、端到端的字节流通信的协议。TCP协议在传输层起着很重要的作用。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 33n TCP流量控制n 流量控制指的就是让源主机传输数据的速度不要太快，使得目的主机来得及接收源主机发送的数据。TCP采用大小可变发送窗口的方式来进行流量控制。n 利用可变窗口机制可以很方便的在TCP连接上实现对发送主机的流量
16、控制。任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 34n 在TCP报文段首部的窗口字段中写入的数值就是当前允许对方设置的发送窗口数值的上限。发送窗口在连接建立时由通信双方商定，但在通信过程中，接收主机可以根据自己的实际资源情况，随时动态调整自己的接收窗口大小，然后写入到TCP报文首部的窗口字段中告诉对方主机，使对方主机及时调整其发送窗口的大小与自己的接收窗口保持一致。n 举例任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 35n TCP拥塞控制n 拥塞控制指的是采用某种机制防止过多的数据分组注入到网络系统中，致使网络中的各通信设备或通信链路负荷过大。n TCP协议是根据目前网络中报文段的丢失情况来
17、估计网络的拥塞情况的。n TCP流量控制与拥塞控制比较任务任务3 认识认识TCP协议协议Page 36n TCP的重传机制n TCP提供可靠性传输的另一个重要功能就是超时重传机制。重传指的是网络中相互通信的两台主机，若接收主机由于网络拥堵或其缓存空间有限来不及接收源主机发送的所有报文段，则源主机会选择重新发送对方主机没有接收到的报文段。n 举例任务任务4 UDP协议协议Page 37n 用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供简单的、不可靠的数据传输服务。n 无连接指的是该协议每次输出一个UDP报文段后，被封装成网际层
18、的一个IP数据报在网络中进行传输。任务任务4 UDP协议协议Page 38n UDP协议特点n UDP的数据传输过程n UDP报文格式：UDP报文是由UDP首部和数据两部分组成。其中，UDP首部包括：源端口、目的端口、用户数据报长度及校验和4个部分。n UDP是一种不可靠的网络传输协议，但有些情况下UDP协议是比TCP协议实用的。UDP协议的传输速率要高于TCP协议课程小结课程小结n 传输层位于OSI模型中的第四层，数据传输单位为报文。n 传输层提供了两种不同的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。n TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，适合数据完整性要求高的大量数据的传输。n UDP协议是一种无连接的、不可靠的传输层通信协议，适合少量数据的传输，传输速度较TCP快。