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1、第第8 8章章 传输层传输层本章主要内容传输层端口的概念用户数据报传输控制协议第1页/共36页第第8 8章传输层章传输层为什么需要传输层？传输层实现哪些功能？IP提供的服务提供的服务n终端间传输终端间传输n只对首部进行出错校验只对首部进行出错校验n尽力而为（类似平信服务）尽力而为（类似平信服务）应用进程的要求应用进程的要求n进程间通信进程间通信n对数据实现差错控制对数据实现差错控制n传输过程实施拥塞控制传输过程实施拥塞控制端口：标识进程端口：标识进程出错检验重传：差错控制出错检验重传：差错控制拥塞通知流量管制：拥塞控制拥塞通知流量管制：拥塞控制第2页/共36页第第8 8章章 传输层传输层TCP
2、/IPTCP/IP体系结构体系结构第3页/共36页8.1 8.1 传输层端口的概念传输层端口的概念IPIP地址是终端地址，只能惟一标识某个物理终端；但通信对象是进程，而且对于多任务系统，一个物理终端可以同时运行多个进程；因此，必须在IPIP地址的基础上增加用于标识进程的信息，它们就是端口；IPIP地址和端口一起(称为插口)唯一标识某个进程。第4页/共36页3232位位IPIP地址地址1616位端口号位端口号4848位插口位插口8.1 8.1 传输层端口的概念传输层端口的概念第5页/共36页8.2 8.2 用户数据报用户数据报本讲主要内容UDPUDP报文格式；UDPUDP用途。第6页/共36页
3、源端口号 目的端口号 UDP 报文长度 检验和 用户数据 一、一、UDPUDP报文格式报文格式UDPUDP首部格式首部格式1616位，用于标位，用于标识发送进程。识发送进程。1616位，用于标位，用于标识接收进程。识接收进程。1616位，以字位，以字节为单位给节为单位给出出UDPUDP报文长报文长度。度。1616位，用于对包位，用于对包括数据的括数据的UDPUDP报报文进行检错。文进行检错。UDP UDP 报文在报文在IPIP分组的基础上，增加了源和目的端口号、检验和，因分组的基础上，增加了源和目的端口号、检验和，因此可以解决发送进程和接收进程的标识问题，包括数据在内的此可以解决发送进程和接收
4、进程的标识问题，包括数据在内的UDPUDP报文传报文传输出错检验问题，但缺乏重传机制和拥塞控制机制。输出错检验问题，但缺乏重传机制和拥塞控制机制。第7页/共36页二、二、UDPUDP用途用途假假 定定 语语 音音 信信 号号 的的 采采 样样 频频 率率 为为8 80 00 00 0H Hz z，每每一一个个U UD DP P报报文文包包含含3 32 2B B，则则丢丢失失或或传传输输出出错错一一个个U UD DP P报报文文将将造造成成4 4 m m s s时时间间的语音信号损失。的语音信号损失。接接收收端端在在开开始始播播放放语语音音信信号号时时，对对丢丢失失或或传传输输出出错错的的U U
5、D DP P报报文文可可以以有有两两种种处处理方法：跳过。理方法：跳过。停止播放，等待发停止播放，等待发送端再次发送丢失送端再次发送丢失或传输出错的或传输出错的UDPUDP报文。报文。第8页/共36页二、二、UDPUDP用途用途选择答案，并简要回答为什么？（1 1）UDPUDP和和IPIP不同处是不同处是。A AUDPUDP保证按序、可靠传输，保证按序、可靠传输，IPIP不是不是B BUDPUDP需要建立连接，需要建立连接，IPIP不需要不需要C CUDPUDP根据网络拥塞状况动态调整发送窗口，根据网络拥塞状况动态调整发送窗口，IPIP不是不是D DUDPUDP设置标识主机进程的端口字段、并对
6、设置标识主机进程的端口字段、并对UDPUDP报文中的数报文中的数据进行检错，据进行检错，IPIP没有没有第9页/共36页8.3 8.3 传输控制协议传输控制协议本讲主要内容TCPTCP主要特点；TCPTCP报文格式；TCPTCP差错控制机制；TCPTCP拥塞控制机制；TCPTCP建立连接和释放连接的过程。第10页/共36页一、一、TCPTCP的主要特点的主要特点面向连接；面向字节流和可靠传输；实施流量控制和拥塞控制。第11页/共36页TCPTCP是一种具有差错控制和拥塞控制功能的传输层协议；为了实现重传，要有出错检验和丢失检测机制；为了实现拥塞控制，必须有拥塞通知机制和流量调节能力。一、一、T
7、CPTCP的主要特点的主要特点第12页/共36页一、一、TCPTCP的主要特点的主要特点选择答案，并简要回答为什么？（2 2）下述）下述项不是项不是TCPTCP具有的功能。具有的功能。A A增加标识主机中进程的标识信息增加标识主机中进程的标识信息B B保证端到端按序、可靠传输保证端到端按序、可靠传输C C绕开存在过载链路的传输路径绕开存在过载链路的传输路径D D根据网络拥塞状态调整发送窗口根据网络拥塞状态调整发送窗口第13页/共36页二、二、TCPTCP报文格式报文格式用于标识数据用于标识数据的发送进程和的发送进程和接收进程。接收进程。发送序号对发送的数据编号，接收序号发送序号对发送的数据编号
8、，接收序号指明被确认的数据。指明被确认的数据。用于检测包括数据在用于检测包括数据在内的内的TCP TCP 报文在传输报文在传输过程中发生的错误。过程中发生的错误。窗口用于给出接收端窗口用于给出接收端能够接收的字节数。能够接收的字节数。标志位标志位 4 4位，以位，以4B4B为单为单位给出首部长度。位给出首部长度。第14页/共36页TCPTCP分段过程分段过程应用层数据作为字节流应用层数据作为字节流,每每一字节都被编号，称为序一字节都被编号，称为序号。号。三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制第15页/共36页停止等待算法停止等待算法检错和确认检错和确认定时重发定时重发序号防止重复接收序号
9、防止重复接收效率问题！效率问题！三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制第16页/共36页连续连续ARQARQ 允许发送端在接收到确认应答前连续发送多组数据三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制第17页/共36页确认应答过程确认应答过程三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制差错控制机制的要素是检错、确认应答和重传；发送端保留发送的数据报文，接收端对接收到的数据报文检错，如果没有错误，则发送确认应答，发送端在规定时间内接收不到确认应答，重发数据报文。TCPTCP采用连续ARQARQ传输机制；TCPTCP用确认序号给出接收端已经成功接收的字节流；错序引发接收端重发确认序号与前一个相
10、同的确认应答；传输时延抖动会引发错序。第18页/共36页什么情况算出错:报文在传输过程中丢失，接收端没有接收到该报文；报文在传输过程中出错，接收端丢弃出错报文。发送端如何得知报文传输出错，需要重发发送端如何得知报文传输出错，需要重发:n接收端没有接收到丢失的报文，当然不发送确认应答；接收端没有接收到丢失的报文，当然不发送确认应答；n接收端丢弃出错报文，也不发送确认应答。接收端丢弃出错报文，也不发送确认应答。因因此此，如如果果发发送送某某个个报报文文后后，长长时时间间没没有有接接收收到到该该报报文文的确认应答，说明该报文传输出错！的确认应答，说明该报文传输出错！三、三、TCPTCP差错控制机制差
11、错控制机制第19页/共36页偶尔丢失偶尔丢失TCPTCP报文，报文，导致接收端一直错序导致接收端一直错序接收接收TCPTCP报文，因而报文，因而一直重发确认应答，一直重发确认应答，导致发送端接收多个导致发送端接收多个重复确认应答，当发重复确认应答，当发送端连续接收三个重送端连续接收三个重复确认应答，认为有复确认应答，认为有报文丢失，重传丢失报文丢失，重传丢失报文。报文。三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制第20页/共36页三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制大量报文丢失，使得接收端无法接收即使是错序的报文，导致发送端无法连续接收三个重复确认应答，使重传定时器溢出。第21页/共3
12、6页 发送端确定某个TCP TCP 报文传输出错，需要重发的依据是：1.1.发送端每发送一个TCP TCP 报文后，启动重传定时器，如果直到重传定时器溢出，都没有收到确认应答，重发该报文，当然，重传定时器的时间需要大于往返时延；2.2.连续收到重复确认应答。三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制第22页/共36页三、三、TCPTCP差错控制机制差错控制机制选择答案，并简要回答为什么？（3 3）下述）下述项是描述项是描述TCPTCP差错控制机制的差错控制机制的关键词。关键词。A A检错码、序号、确认应答和重传检错码、序号、确认应答和重传B B端口、序号和窗口端口、序号和窗口C C流量控制、
13、拥塞控制和拥塞窗口流量控制、拥塞控制和拥塞窗口D D慢启动、拥塞避免和慢启动阈值慢启动、拥塞避免和慢启动阈值第23页/共36页拥塞是指经过某条链路的流量超出链路的传输能力，使得输出队列中等待输出的报文越来越多，以至于发生输出队列溢出，报文丢弃的情况；拥塞主要和信息流模式有关，提高转发结点的性能并不能消除拥塞。四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第24页/共36页流量控制取决于接收端的处理能力和网络状态；接收端的处理能力通过确认应答中的窗口字段告知发送端；如何确定网络发生拥塞？在确定网络发生拥塞的情况下，如何确定流量？发送端确定网络发生拥塞的依据是网络传输发送端确定网络发生拥塞的依据是网
14、络传输TCPTCP报报文过程中发生丢失报文的情况，这和重传条件是相同文过程中发生丢失报文的情况，这和重传条件是相同的，这意味着一旦发生重传，发送端需要调节发送流的，这意味着一旦发生重传，发送端需要调节发送流量。量。四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第25页/共36页拥塞控制机制在TCPTCP连接刚建立时，发送端通过逐步增大拥塞窗口来探测网络能够承载的流量；当发送端检测到有TCPTCP报文丢失时，立即向下调整拥塞窗口；由于检测到TCPTCP报文丢失的方法有重传定时器溢出和连续接收到多个重复确认应答这两种，而且这两种方法所反映出的TCPTCP报文丢失程度也不同，因此，发送端对应的向下调整
15、拥塞窗口的方法也应不同。四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第26页/共36页发送端一开始发送报文时，如何确定流量，完全按照接收端的窗口值，还是选择更小的流量？对未知的情况，总是摸着石头过河！将流量控制在最小，确认网络没有拥塞后，逐渐加大流量，当然，加大过程或者达到接收端公告的窗口值，或者网络发生拥塞时停止，这种方法就是慢启动。慢启动慢启动四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第27页/共36页慢启动慢启动一开始发送一开始发送1 1个个TCPTCP报文，收到确认报文，收到确认应答后，发送应答后，发送2 2个报文，依此成倍增个报文，依此成倍增大，或达到接收端公告的窗口值，大，或达到
16、接收端公告的窗口值，或发生报文丢失。或发生报文丢失。四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第28页/共36页发送端通过重传定时器溢出或者连续接收到3 3个重复的确认应答检测到报文丢失，以此判定网络发生拥塞，开始流量控制；两种情况下的拥塞程度不同，流量控制的方式也不同；重传定时器溢出表明拥塞严重，返回到慢启动方式，以此减少流量，但指数增加的阈值不是接收端的窗口值，而是检测到拥塞时的流量的一半，接下来进入缓慢增长阶段；连续接收到重复的确认应答，拥塞不是非常严重，进入快速恢复机制，流量减少程度没有慢启动那样激烈。流量控制流量控制四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第29页/共36页快速
17、恢复机制快速恢复机制流量减少到发生拥塞时的一半，然后，流量减少到发生拥塞时的一半，然后，每经过往返时延，增加一个每经过往返时延，增加一个TCPTCP报文的报文的流量，流量，直到到达接收端的窗口值或再直到到达接收端的窗口值或再次发生拥塞。次发生拥塞。四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制第30页/共36页四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制选择答案，并简要回答为什么？（4 4）下述）下述项是描述项是描述TCPTCP拥塞控制机制的关拥塞控制机制的关键词。键词。A A检错码、确认应答和重传检错码、确认应答和重传B B端口、序号和窗口端口、序号和窗口C CTCPTCP报文重传、重传原因判
18、别和拥塞窗口调整报文重传、重传原因判别和拥塞窗口调整D D慢启动、拥塞避免和慢启动阈值慢启动、拥塞避免和慢启动阈值第31页/共36页四、四、TCPTCP拥塞控制机制拥塞控制机制选择答案，并简要回答为什么？（5 5）TCPTCP拥塞控制机制实施前提是拥塞控制机制实施前提是。A ATCPTCP报文发生差错的主要原因是网络发生拥塞报文发生差错的主要原因是网络发生拥塞B BTCPTCP报文无法可靠传输报文无法可靠传输C C传输网络常因为传输过程出错丢弃对应的链路层传输网络常因为传输过程出错丢弃对应的链路层帧帧D D不对不对IPIP分组中的数据进行检错分组中的数据进行检错第32页/共36页五、五、TCP
19、TCP建立连接和释放连接过程建立连接和释放连接过程 TCP TCP连接建立过程主要作用：连接建立过程主要作用：一是使双方就绪。二是协调一是使双方就绪。二是协调双方的初始序号。三是协调双方的初始序号。三是协调双方的初始窗口值。双方的初始窗口值。TCPTCP建立连接过程建立连接过程第33页/共36页 TCP TCP连接用于双向通信，因此，连接用于双向通信，因此，任何一方一旦完成数据发送，任何一方一旦完成数据发送，都需启动连接释放过程。发起都需启动连接释放过程。发起连接释放过程的一方发送连接释放过程的一方发送 FIN=1FIN=1的的TCPTCP报文，报文，另一方以另一方以确认应答作为响应。确认应答作为响应。五、五、TCPTCP建立连接和释放连接过程建立连接和释放连接过程TCPTCPTCPTCP释放连接过程释放连接过程释放连接过程释放连接过程第34页/共36页小小 结结应用层需要应用层需要IP提供的服务提供的服务差距差距传输层传输层UDPTCP标识进程标识进程出错检验出错检验标识进程标识进程差错控制差错控制拥塞控制拥塞控制第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页