第四章(二)传输层

Allrightsreserved传输层AllrightsreservedPage1数据链路层实现同一网段内两结点之间的通信，网络层完成路径选择。在它们之上的传输层完成什么功能呢？AllrightsreservedPage2学习完此课程，您将会：了解传输层的基本功能认识TCP的报文结构认识UDP的报文结构理解传输层两个协议的工作特点AllrightsreservedPage3第1章传输层功能描述第2章TCP协议介绍第3章UDP协议介绍AllrightsreservedPage4传输层协议概述从通信和信息处理的角度看，传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。物理层网络层传输层应用层数据链路层面向信息处理面向通信用户功能网络功能AllrightsreservedPage5传输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信54321传输层提供应用进程间的逻辑通信主机A主机B应用进程应用进程路由器1路由器2AP1LAN2WANAP2AP3AP4IP层LAN1AP1AP2AP4端口端口54321IP协议的作用范围传输层协议TCP和UDP的作用范围AP3AllrightsreservedPage6应用进程之间的通信两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。应用进程之间的通信又称为端到端的通信。传输层的一个很重要的功能就是复用和分用。应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到传输层，再往下就共用网络层提供的服务。“传输层提供应用进程间的逻辑通信”。“逻辑通信”的意思是：传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。但事实上这两个传输层之间并没有一条水平方向的物理连接。AllrightsreservedPage7传输层传输层功能：分段上层数据；建立端到端连接；将数据从一端主机传送到另一端主机；保证数据按序、可靠、正确传输。传输层协议：TCP/IP协议栈的TCP协议和UDP协议IPX/SPX协议栈的SPX协议等。AllrightsreservedPage8流量控制流量控制的三种方式：缓存技术：突发缓存，空闲发送。源抑制报文：利用ICMP协议向源端发送sourcequench报文。窗口机制：报文中包含窗口字段，用于控制源端一次发送数据的多少。AllrightsreservedPage9确认技术Send1,2,3Acknowledge4Send4,5,6Acknowledge4Send4,5,6传输虚电路源目的AllrightsreservedPage10第1章传输层功能描述第2章TCP协议介绍第3章UDP协议介绍AllrightsreservedPage11第2章TCP协议介绍第1节基本概念第2节TCP协议AllrightsreservedPage12TCP/IP体系中的传输层协议TCPUDPIP应用层与各种网络接口传输层ARP、RARPICMPAllrightsreservedPage13传输层的两个协议TCP/IP的传输层有两个不同的协议：用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)TCP应用面向连接的传输方式、提供可靠的传输Telnet、FTP、HTTPUDP应用无连接的传输方式、提供不可靠的传输RIP、SNMP、RADIUS、VODAllrightsreservedPage14TCP与UDPUDP在传送数据之前不需要先建立连接。对方的传输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP是一种最有效的工作方式。（因为开销小）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、面向连接的传输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。AllrightsreservedPage15端口的概念端口就是传输层服务访问点TSAP。端口的作用就是标识应用层的各种应用进程。每个应用层应用将其数据向下交付给传输层的时候，会打上不同的端口号，最终能让目的端的传输层通过端口号知道应当将其报文中的数据向上交付给哪个应用层进程。从这个意义上讲，端口就是应用层应用的身份标志。AllrightsreservedPage16端口在进程之间的通信中所起的作用应用层运输层网络层TCP报文段UDP用户数据报应用进程TCP复用IP复用UDP复用TCP报文段UDP用户数据报应用进程端口端口TCP分用UDP分用IP分用IP数据报IP数据报发送方接收方AllrightsreservedPage17端口（PORT）端口用一个16bit数字表示，称为端口号。端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标识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。可以将端口号分为两类：一类是知名端口，其数值为0~1023。当一种新的公用的应用程序出现时，需要为它分配一个知名端口。另一类则是一般端口/随机端口，用来随时分配给临时请求通信的客户进程。AllrightsreservedPage18常见端口号20FileTransferProtocol[DefaultData]21FileTransferProtocol[Control]23Telnet25SimpleMailTransferProtocol53DomainNameServer80WorldWideWebHTTP119NetworkNewsTransferProtocol161SNMP162SNMPTRAPAllrightsreservedPage19第2章TCP协议介绍第1节基本概念第2节TCP协议AllrightsreservedPage20传输控制协议TCP概述端口…发送TCP报文段TCP…TCP接收缓存发送缓存报文段…报文段报文段端口发送端接收端向发送缓存写入数据块从接收缓存读取数据块应用进程应用进程AllrightsreservedPage21TCP首部20字节的固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序列号紧急指针窗口确认号保留FIN32bitSYNRSTPSHACKURG比特0151631TCP数据部分（应用层数据）TCP首部TCP报文段IP数据部分IP首部发送在前TCP首部结构AllrightsreservedPage22TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631源端口和目的端口字段：各占2字节。端口是传输层与应用层的服务接口。传输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。AllrightsreservedPage23TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631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。AllrightsreservedPage24TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631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。AllrightsreservedPage25TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631头部长度：占4bit，它指出TCP报文段的头部长度。“头部长度”的单位不是字节而是32bit字（4字节为计算单位）。AllrightsreservedPage26TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631保留字段：占6bit，保留为今后使用，但目前应置为0。AllrightsreservedPage27TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631紧急比特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)。AllrightsreservedPage28TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631确认比特ACK：只有当ACK1时确认号字段才有效。当ACK0时，确认号无效。AllrightsreservedPage29TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631推送比特PSH(PuSH)：接收TCP收到推送比特置1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。AllrightsreservedPage30TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631复位比特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，然后再重新建立传输连接。AllrightsreservedPage31TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631同步比特SYN：同步比特SYN置为1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。AllrightsreservedPage32TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631终止比特FIN(FINal)：用来释放一个连接。当FIN1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放传输连接。AllrightsreservedPage33TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631窗口字段：占2字节，窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。AllrightsreservedPage34TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631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。AllrightsreservedPage35TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631紧急指针字段：占16bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。AllrightsreservedPage36TCP首部20字节固定首部目的端口头部长度检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特0151631选项字段：长度可变（40字节）。最常见的可选字段是MSS（MaximumSegmentSize，最大报文尺寸）。AllrightsreservedPa