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1、1Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University计算机网络COMPUTER NETWORK知识单元六：传输层2Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University掌握掌握OSI传输层的功能，并传输层的功能，并理解网络进程通信和服务质量理解网络进程通信和服务质量的概念的概念 掌握掌握TCP/IP传输层的协议组成及特点；传输层的协议组成及特点；掌握掌握TCP/IP端口的基本概念端口的基本概念；掌握掌握TCP的工作原理；的工作原理；掌握掌握UDP的工作原理的工作原理重点为网络进程通信的概念、重点为网络进程通信的概念
2、、TCP与与UDP，难点为端，难点为端口与套接字的概念。口与套接字的概念。3-4学时，无实验学时，无实验3Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University 传输层传输层4Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University原因之一：需要提供端对端的进程通信计算机网络的本质在于实现分布在不同地理位置主机上的进程通信，从而为应用层的网络服务提供支撑与服务，而网络层只提供了端对端的主机通信。5Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University单机系统中，不同的进程用进程号或进
3、程标识（单机系统中，不同的进程用进程号或进程标识（process ID）唯一地标识唯一地标识 网络环境中网络环境中标识一个进程需要加上其主机地址标识一个进程需要加上其主机地址：主机地址，进程地址。主机地址，进程地址。进程地址通常又被称为端口号进程地址通常又被称为端口号（port number）相互通信的进程标识应该是：相互通信的进程标识应该是：本地主机地址本地主机地址-本地进程标识本地进程标识/本地端口本地端口 远程主机地址远程主机地址-远程进程标识远程进程标识/远程端口远程端口6Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University原因之二：网络服务质量
4、网络层所提供的服务有可靠与不可靠之分，如网络层所提供的服务有可靠与不可靠之分，如IP的的“尽力而为尽力而为(best effort)”的不可靠服务的不可靠服务需要需要在网络层之上增加一个层次来弥补网络层服务质在网络层之上增加一个层次来弥补网络层服务质量的不足，以便为高层应用提供可靠的端到端通量的不足，以便为高层应用提供可靠的端到端通信。信。作为资源子网中的端用户，不可能对通信子网加作为资源子网中的端用户，不可能对通信子网加以控制以控制(如更换性能更好的路由器，或增强数据链如更换性能更好的路由器，或增强数据链路层的纠错能力等路层的纠错能力等)，只能依靠所增加的传输层来只能依靠所增加的传输层来检测
5、分组的丢失或数据的残缺并采取相应的补救检测分组的丢失或数据的残缺并采取相应的补救措施。措施。7Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University8Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University涉及在源进程与目标进程之间提供端到端的可靠数据传输，并使之与当前使用的通信子网无关：网络进程寻址网络进程寻址“源主机地址源主机地址+源进程标识，目标主机地源进程标识，目标主机地址址+目标进程标识目标进程标识”可靠传输可靠传输面向连接的端到端面向连接的端到端进程通信的建立、维护与进程通信的建立、维护与拆除机制；端到端的错
6、误恢复与流量控制；拆除机制；端到端的错误恢复与流量控制；分段功能分段功能当上层的协议数据包的长度超过网络层所能当上层的协议数据包的长度超过网络层所能承载的最大数据传输单元时，提供必要的分段；承载的最大数据传输单元时，提供必要的分段；复用功能复用功能在网络层提供面向连接服务的前提下，能够在网络层提供面向连接服务的前提下，能够提供多路复用机制：将一个高层应用复用到多个网络层提供多路复用机制：将一个高层应用复用到多个网络层连接上，或将多个高层应用复用到一个网络层连接上。连接上，或将多个高层应用复用到一个网络层连接上。9Computer NetworkVersion 2008Wenzhou Unive
7、rsity10Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University服务是对相邻层之间关系的描述 N N层利用层利用N-1N-1层所提供的服务，向层所提供的服务，向N+1N+1层提供更加质量层提供更加质量的服务的服务低层是服务提供者，高层是服务的用户低层是服务提供者，高层是服务的用户每一层都涉及服务质量(Quality of Service(Quality of Service，简称QoS)QoS)的问题强调传输层QoSQoS的原因 传输层是传输层是OSIOSI模型中面向通信的最高层，在它上面的各层模型中面向通信的最高层，在它上面的各层都是面向应用的层；都
8、是面向应用的层；传输层可通过许多机制来改善网络服务质量，尽管传输传输层可通过许多机制来改善网络服务质量，尽管传输层所提供的很多层所提供的很多QoSQoS指标是由通信子网所决定的。指标是由通信子网所决定的。11Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University传输层服务也有面向连接与无连接之分面向连接服务的主要QoSQoS服务参数如下表：12Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University为什么需要有传输层？为什么需要有传输层？1、网络通信的本质是进程到进程的通信，而网络层提供的是主机到主机的通信2、弥补网络层
9、传输质量的不足13Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University如何进行不同主机上的进程间通信？如何进行不同主机上的进程间通信？1、仅用IP地址够吗？2、怎么标识进程？3、怎么标识不同主机之间的进程？主机IP+端口号：http:/192.168.1.1:80 ftp:/10.132.254.1:277114Computer NetworkVersion 2008Wenzhou UniversityTCP/IP的传输层提供了两个主要的协议：面向连接的传的传输层提供了两个主要的协议：面向连接的传输控制协议（输控制协议（transport control
10、 protocol，简称简称TCP）；无连接的无连接的用户数据报协议（用户数据报协议（user datagram protocol，简称简称UDP）。HTTPSMTPFTPTFTPDNSIPICMPRARPEthernetToken RingTELNETUDPTCPARPFDDIFrame Ralay应用层传输层网际层网络访问层15Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University16Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University 我们知道的常用端口有哪些？请举例17Computer NetworkVers
11、ion 2008Wenzhou University18Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University 19Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University注册端口号注册端口号 QQ客户端：4000（UDP）、服务器端（8000）SQL Server：1433 MySQL：3306 http:/www.iana.org/assignments/port-numbers20Computer NetworkVersion 2008Wenzhou UniversityTCP/IP的传输层所提供TCP和UDP两大
12、协议有何区别？21Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University旨在向旨在向TCP/IPTCP/IP的应用层提供的应用层提供可靠的、面向连接可靠的、面向连接的的端到端端到端数数据流传输服务。据流传输服务。以虚电路的方式实现应用进程之间端到端的通信。以虚电路的方式实现应用进程之间端到端的通信。提供了一系列与可靠传输相关的机制提供了一系列与可靠传输相关的机制 传输层连接的建立与拆除，数据流传输的顺序与确认传输层连接的建立与拆除，数据流传输的顺序与确认，差错控制与流量控制，全双工通信的实现等。，差错控制与流量控制，全双工通信的实现等。需要提供大量的控制信
13、息需要提供大量的控制信息协议开销较大协议开销较大常用于需要可常用于需要可靠传输交互式报文的应用，如文件传输、虚拟终端服务和靠传输交互式报文的应用，如文件传输、虚拟终端服务和邮件服务等。邮件服务等。与所有网络协议类似，与所有网络协议类似，TCP将将所要提供的功能或机制集中所要提供的功能或机制集中体现在了体现在了TCP的协议数据单元的协议数据单元-分段（分段（segmentsegment）之中之中。22Computer NetworkVersion 2008Wenzhou UniversityTCP连接建立阶段：在源进程与目标进程进行之间建立逻辑连在源进程与目标进程进行之间建立逻辑连接接-TCP连
14、接，并保留相关的资源，连接，并保留相关的资源，以以确保持续确保持续的数据流传输服务质量。的数据流传输服务质量。TCP数据传输阶段:数据在上述已经建立的数据在上述已经建立的TCP逻辑或虚连接上逻辑或虚连接上传输数据，并被目标节点按正确顺序接收。传输数据，并被目标节点按正确顺序接收。TCP连接终止阶段:一旦数据传输完毕，源与目标之间的一旦数据传输完毕，源与目标之间的TCP连连接被释放。接被释放。TCP和UDP的区别1.TCP（传输控制协议）在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。2.一个TCP连接必须要经过三次“握手对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，简单理解这个过程。三次“对话”的目的是
15、使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。我想给你发数据，可以吗我想给你发数据，可以吗？可以，你什么时候发？可以，你什么时候发？我现在就发，你接着吧！我现在就发，你接着吧！24Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University25Computer NetworkVersion 2008Wenzhou UniversityTCP协议使用修改的协议使用修改的3次握手次握手(4次握手次握手)来关闭连接。来关闭连接。对应于对应于TCP连接的全双工性，一个完整连接的全双工性，一个完整TCPTCP连接的拆除连接的拆除涉及两个单向
16、连接的拆除涉及两个单向连接的拆除 一个方向的连接拆除后，在反方向上仍然可以发一个方向的连接拆除后，在反方向上仍然可以发送数据。送数据。当两个单向连接都被关闭当两个单向连接都被关闭所建立的所建立的TCPTCP连接被完全释连接被完全释放。放。26Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University27Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University在在TCP/IP的传输层，为什么在的传输层，为什么在TCP之外，还要引入之外，还要引入UDP？TCP为实现为实现面向连接的可靠数据传输服务，涉及连接的建立、面向连接的可靠
17、数据传输服务，涉及连接的建立、维护与拆除，差错控制与流量控制，确认机制等，需要付出大维护与拆除，差错控制与流量控制，确认机制等，需要付出大量开销。量开销。对于一次传输要交换大量报文的情形，如文件传输、远程登录对于一次传输要交换大量报文的情形，如文件传输、远程登录等应用，这种开销是值得的。等应用，这种开销是值得的。但是，对于但是，对于一次性传输数据量较小的网络应用这种开销一次性传输数据量较小的网络应用这种开销就显得不那么合算或必要。就显得不那么合算或必要。如如SNMP、DNS数据的传输，即时通信等数据的传输，即时通信等 或者对于或者对于实时性实时性可靠性可靠性要求的数据传输也会倾向于采用要求的数
18、据传输也会倾向于采用更简单的传输层协议更简单的传输层协议 如如VoIP、IPTV、流媒体通信、网络游戏等。、流媒体通信、网络游戏等。28Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University在进程之间在进程之间提供不可靠的提供不可靠的(unreliable)、无连接的无连接的(connectionless)数据报服务；数据报服务；只提供非常有限的差错检验功能，不提供数据接只提供非常有限的差错检验功能，不提供数据接收的确认、排序和流量控制等功能收的确认、排序和流量控制等功能数据传输可能会出现丢失、重复以及乱序等数据传输可能会出现丢失、重复以及乱序等现象。现象
19、。不存在数据的分段或重组不存在数据的分段或重组(linklink)。协议简单协议简单,开销较小。开销较小。可靠性问题需要由应用程序来解决。可靠性问题需要由应用程序来解决。UDP（用户数据报协议）1.它是面向非连接的协议，不与对方建立连接，直接就把数据包发送过去！2.适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。3.因为UDP协议无连接的过程，所以通信效果高；但也正因为如此，它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息，因此有时会出现收不到消息的情况。30Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University31Computer Network
20、Version 2008Wenzhou University客户端端口号以本地分配方式实现，从本机上当前未用客户端端口号以本地分配方式实现，从本机上当前未用的自由端口号中随机选取。的自由端口号中随机选取。服务器端口号决定于服务的类型：服务器端口号决定于服务的类型：公共服务：公共服务：使用使用IANA公布的著名端口号；公布的著名端口号；厂商专用的协议或应用：厂商专用的协议或应用：使用厂商向使用厂商向IANA注册获得的注注册获得的注册端口号册端口号32Computer NetworkVersion 2008Wenzhou University小结小结1、为什么要引入传输层实现端到端的进程通信弥补网络层传输质量的不足2、如何标识网络进程？端口号3、TCP连接建立和拆除过程三次握手，掌握完整的连接建立过程四次握手