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1、 第一组得分：61.85分 1 第二组得分：65.8分 2 第三组得分：83.31分 3 第三讲：传输层 传输层的基本原理和机制 多路复用、流量控制机制、拥塞控制机制的等 01 传输层协议 UDP、TCP 02 交换机的基本配置 交换机的名称，端口IP地址等配置 03 传输层基本原理和机制 1 传输层服务和协议 传输层是向它的上层（应用层）提供通信服务 运行在不同主机上的进程提供一种逻辑通信机制 通信的真正端点（进程）发送方：将应用层递交的信息分才一个或多个报文段，并向下传给网络层 接收方：将接收到的报文段组装成消息，并向上交给应用层。传输控制协议（TCP)传输层可以提供多种协议 用户数据报协
2、议（UDP）传输层之多路复用和多路分用 如果某层的一个协议对其上传的多个协议/实体，则需复用/分用。传输层传输层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 应用层应用层 传输层传输层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 应用层应用层 传输层传输层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 应用层应用层 主机1 主机2 主机3 P1 数据包 进程 P4 P2 P3 接收端进行多路分用 发送端进行多路复用 传输层之多路复用和多路分用 多路复用。传输传输层层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 主机1 主机
3、2 P1 数据包 进程 P2 P3 传输层传输层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 主机3 P4 分用如何工作？主机接收到IP数据报 每个数据报携带源IP地址、目的IP地址 主机接收到报文段 传输层协议提取IP地址和端口号信息，将报文段导向相应的进程。TCP协议会做更多的处理 每个数据报携带一个传输层的报文段 每个报文段携带源端口号和目的端口号 源端口号#目的端口号#其他头部信息 应用信息 TCP/UDP段格式 32位 传输层的端口 端口号用来识别同一台计算机中进行通信的不同应用程序。因此，它也被称为程序地址。根据端口号识别应用 源端口号#目的端口号#其他头部信息 应用信息 T
4、CP/UDP段格式 32位 FTP 服务器 端口号 TCP21 HTTP 服务器 端口号 TCP80 DNS 服务器 端口号 UDP53 HTTPS 服务器 端口号 TCP443 HTTP 客户端 端口号 TCP2001 将数据传给哪个应用程序处理？IP 主机（192.168.0.88）数据 目标主机（192.168.0.88）传输层的端口 端口号的确定。静态方法：指每个应用程序都有其指定的端口号。源端口号#目的端口号#其他头部信息 应用信息 32位 系统端口号（知名端口号），数值为1-1023 登记端口号，数值为1024-49151 时序分配法：全权交给操作系统进行分配。动态分配的端口号范围
5、在 4915265535 之间 用户数据报协议UDP 基于Internet IP协议，主要特点 面向无连接的，不需要握手 尽最大努力交付的，简单的错误检验 面向报文的 没有拥塞控制 支持一对一、一对多、多对一，多对多的交互通信 首部开销较小，头部只有8字节 UDP为什么存在？延迟减少（无需建立连接）实现简单（无需维护连接）头部开销小（携带的信息少）更好的控制发送时间和速率（没有拥塞控制）UDP的首部格式 UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部 源端口号 目的端口号 长度：UDP用户数据报的长度 校验和：校验传输中是否有错误 长度 检验和 数据部分 UDP段格式 32位 源端口号#目的端口号
6、#UDP校验和 发送方 将段的内容视为16bit整数 校验和计算：计算所有整数的和，进位加在和的后面，将得到的值求反，得到校验和 目的：检测UDP段在传输中是否发生错误（如位翻位）接收方 计算所收到段的校验和 将其与检验和字段进行对比 不相等：检测出错误 相等：没有检测出错误（但可能有错误）UDP校验和计算示例 发送方 10011001 01010111 注意：最高进位必须被加进去 11010101 01010101 01101110 10101100 01101110 10101101 相加 求和 反码 10010001 01010010 校验和 UDP 常用于一下几个方面 包总量较少的通信
7、（DNS、SNMP等）。视频、音频等多媒体通信（即时通信）。限定于 LAN 等特定网络中的应用通信。广播通信（广播、多播）。可靠数据传输原理 rdt1.0版本(假设底层信道是完全可靠的，底层是不丢不错不乱)什么是可靠？不错（没有比特差错），不丢（丢包），不乱（按序到达）接收端就不需要提供任何反馈信息给发送方 可靠数据传输原理 rdt2.0版本(经具有比特差错信道的可靠数据传输)差错检测 接收方反馈 接收端重传 可靠数据传输原理 rdt3.0版本(比特交替协议)差错检测 接收方反馈 接收端重传 增加序号、时间 传输控制协议TCP 传输控制协议TCP 主要特点 面向连接 可靠交付 面向报文 全双工
8、通信 面向字节流 传输控制协议TCP 首部固定部分各字段的意义 源端口和目的端口，各2个字节 序号，4个字节 确认号 数据偏移 保留（6位）。紧急UGR。确认ACK。推送PSH 复位RST(ReSeT）同步SYN 检验和 紧急指针 窗口 选项 终止FIN 传输控制协议TCP 三次握手（重点）:指建立一个 TCP 连接时需要客户端和服务器端总共发送三个包以确认连接的建立。客户端客户端 服务器端服务器端 SYN_SENT ESTABLISHED SYN_RCVD ESTABLISHED 传输控制协议TCP 四次挥手（重点）:指断开一个 TCP 连接时需要客户端和服务器端总共发送四个包以确认连接的断
9、开。客户端客户端 服务器端服务器端 FIN_WAIT_1 TIME_WAIT CLOSE_WAIT CLOSED 传输控制协议TCP 四次挥手（重点）:指断开一个 TCP 连接时需要客户端和服务器端总共发送四个包以确认连接的断开。客户端客户端 服务器端服务器端 FIN_WAIT_1 TIME_WAIT CLOSE_WAIT TIME_WAIT CLOSE_WAIT FIN_WAIT_1 传输控制协议TCP 通过序列号与确认应答提高可靠性。序列号是按照顺序给发送数据的每一个字节（8位字节）都标上号码的编号。接收端查询接收数据 TCP 首部中的序列号和数据的长度，将自己下一步应该接收的序列号作为确
10、认应答返送回去。通过序列号和确认应答号，TCP能够识别是否已经接收数据，又能够判断是否需要接收，从而实现可靠传输。传输控制协议TCP 通过序列号与确认应答提高可靠性。主机主机A 主机主机B 时间轴 传输控制协议TCP 通过序列号与确认应答提高可靠性。主机主机A 主机主机B 时间轴 规定的时间间隔 X 丢包 主机主机A 主机主机B 时间轴 规定的时间间隔 X 丢包 传输控制协议TCP 重发超时的确定。重发超时是指在重发数据之前，等待确认应答到来的那个特定时间间隔。(一般为6秒）数据也不会被无限、反复地重发。达到一定重发次数之后，如果仍没有任何确认应答返回，就会判断为网络或对端主机发生了异常，强制
11、关闭连接。并且通知应用通信异常强行终止。以段为单位发送数据。“最大消息长度”（MSS）。理想：最大消息长度正好是 IP 中不会被分片处理的最大数据长度。MSS 在三次握手的时候，在两端主机之间被计算得出。传输控制协议TCP 利用窗口控制提高速度。主机主机A 主机主机B 1-1000 1001-2000 2001-3000 3001-4000 数据 4001-5000 5001-6000 6001-7000 7001-8000 下一个是1001 下一个是2001 下一个是3001 下一个是4001 确认应答 下一个是5001 下一个是6001 下一个是7001 下一个是8001 假定窗口4000
12、字节时 传输控制协议TCP 滑动窗口控制。收到确认应答的情况下，将窗口滑动到确认应答中的序列号的位置。窗口（四等分段）1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001 主机A 主机B 请求序列号为2001的数据，确认应答到达主机A 窗口（四等分段）停止等待协议 30 出现差错情况 （1）丢包，确认超时。（2）确认丢失 （3）延迟收到确认 主机主机A 主机主机B 时间轴 规定的时间间隔 丢弃重复的data(1-1000),重传确认应答 收到延迟的确认应答，手下
13、，但什么都不做 传输控制协议TCP 窗口控制中的重发控制。出现丢包分为两种情况 主机主机A 主机主机B 1-1000 1001-2000 2001-3000 3001-4000 数据 下一个是1001 下一个是2001 下一个是3001 下一个是4001 确认应答 假定窗口4000字节时 X X 确认应答未能返回的情况,数据已经到达对端，是不需要再进行重发的,传输控制协议TCP 窗口控制中的重发控制。出现丢包分为两种情况 主机主机A 主机主机B 1-1000 1001-2000 2001-3000 3001-4000 4001-5001 6001-7001 1001-2001 7001-800
14、0 数据 下一个是1001 下一个是1001 下一个是1001 下一个是1001 下一个是1001 下一个是7001 下一个是8001 确认应答 X 某个报文段丢失的情况，是需要再进行重发的。3次重复的确认应答 流量控制 流量控制：让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。利用滑动窗口机制进行流量控制 主机主机A 主机主机B Seq=1,DATA Seq=101,DATA Seq=201,DATA ACK=1,ack=201，rwnd=300 Seq=301,DATA Seq=401,DATA Seq=201,DATA ACK=1,ack=501，rwnd=100 Seq=501,DA
15、TA X ACK=1,ack=601，rwnd=0 A发送了序号1至100的数据，还能发送300字节 A发送了序号101至200的数据，还能发送200字节 A发送了201至300的数据，但发送失败了 B发送信息，允许A发送序号201至500的数据，共300字节。A发送了序号301至400的数据，还能发送100字节 A发送了序号401至500的数据，不能再发送了 A超时重传旧的数据，但不能发送新数据了 B发送信息，允许A发送序号501至600的数据 共100字节。A发送了序号501至600的数据，不能再发送了 B发送信息，不允许A再发数据了（到序号600的都收到了）。传输控制协议TCP 流量控制
16、。可能发生死锁情况：B向A发送了零窗口的报文后不久，B有了存储空间，于是B向A发生rwnd=400的报文段，但是传输过程中丢失了。A一直等待B的非零窗口的通知，而B一直等待A发送的数据。一直持续下去，就发生了死锁局面。持续计时器：为每一个连接设定一个持续计时器。只要收到对方的零窗口通知，就启动计时。若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口测试探测报文，对方就确认探测报文给出现有的窗口值，如果窗口为零，继续重新计时，如果非零，就可以发送报文段。传输控制协议TCP 拥塞控制 网络拥塞：对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络性能就要变坏。休息一下休息一下 交换机的基本配置 交换机的物理连接。