【正文】 的路由選擇協(xié)議等），它使應(yīng)用進(jìn)程看見的就是好像在兩個運(yùn)輸層實(shí)體之間有一條端到端的邏輯通信信道。 運(yùn)輸層的主要功能： 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 運(yùn)輸層協(xié)議概述 運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議 ? 1) 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP (User Datagram Protocol)： UDP 傳送的數(shù)據(jù)單位是 UDP 報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。對方的運(yùn)輸層在收到 UDP 報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。由于 TCP 要提供可靠的、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷。 TCP/IP 的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議（續(xù)）： 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 運(yùn)輸層協(xié)議概述 運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議 ? TCP：電子郵件（ SMTP）、遠(yuǎn)程終端接入（ TELNET）、萬維網(wǎng)（ HTTP）、文件傳送（ FTP） ? UDP：名字轉(zhuǎn)換（ DNS）、簡單文件傳送（ TFTP）、路由選擇協(xié)議（ RIP）、網(wǎng)絡(luò)管理（ SNMP） 使用 UDP和 TCP協(xié)議的各種應(yīng)用和應(yīng)用層協(xié)議 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 運(yùn)輸層協(xié)議概述 運(yùn)輸層的端口 ? 運(yùn)行在計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程是用 進(jìn)程標(biāo)識符 來標(biāo)志的。 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 運(yùn)輸層協(xié)議概述 運(yùn)輸層的端口 ? 由于進(jìn)程的創(chuàng)建和撤銷都是動態(tài)的，發(fā)送方幾乎無法識別其他機(jī)器上的進(jìn)程。 ? 雖然通信的終點(diǎn)是應(yīng)用進(jìn)程，但我們可以把端口想象是通信的終點(diǎn)，因?yàn)槲覀冎灰岩獋魉偷膱?bào)文交到目的主機(jī)的某一個合適的目的端口，剩下的工作（即最后交付目的進(jìn)程）就由 TCP 來完成。 ? 運(yùn)輸層端口用一個 16 位端口號進(jìn)行標(biāo)志。 ? 登記端口號 ，數(shù)值為 102449151，為沒有熟知端口號的應(yīng)用程序使用的。通信結(jié)束后，這個端口號可供其他客戶進(jìn)程以后使用。 ? UDP 使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時也 不使用擁塞控制 。 ? UDP 的 首部開銷小 ，只有 8 個字節(jié)。 ? 接收方 UDP 對 IP 層交上來的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)，在去除首部后就原封不動地交付上層的應(yīng)用進(jìn)程，一次交付一個完整的報(bào)文。 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP UDP的首部格式 偽首部 源端口 目的端口 長 度 檢驗(yàn)和 數(shù) 據(jù) 首 部 UDP長度 源 IP 地址 目的 IP 地址 0 17 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 字節(jié) 4 4 1 1 2 12 2 2 2 2 字節(jié) 發(fā)送在前 數(shù) 據(jù) 首 部 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào) 在計(jì)算檢驗(yàn)和時，臨時把 “ 偽首部 ” 和 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)連接在一起。 ? 每一條 TCP 連接只能有兩個端點(diǎn) (endpoint)，每一條 TCP 連接只能是點(diǎn)對點(diǎn)的（一對一）。 TCP中的“流”指的是流入到進(jìn)程或從進(jìn)程流出的字節(jié)序列。 ? TCP 可把太長的數(shù)據(jù)塊劃分短一些再傳送。 ? TCP 連接的端點(diǎn)不是主機(jī)，不是主機(jī)的 IP 地址，不是應(yīng)用進(jìn)程，也不是運(yùn)輸層的協(xié)議端口。即： ? TCP連接 ::= {socket1, socket2} ={(IP1:port1),(IP2:port2)} 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 可靠傳輸工作原理 ? 傳輸信道不產(chǎn)生差錯； ? 不管發(fā)送方以多快的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方總是來得及處理收到的數(shù)據(jù)。 ? 超時計(jì)時器的重傳時間應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r間更長一些。接收方不需要請求發(fā)送方重傳某個出錯的分組。 ? 累積確認(rèn)的 優(yōu)點(diǎn) 是：容易實(shí)現(xiàn)，即使確認(rèn)丟失也不必重傳。發(fā)送方無法知道后面三個分組的下落，而只好把后面的三個分組都再重傳一次。 ? TCP 的可靠傳輸機(jī)制用字節(jié)的序號進(jìn)行控制。需要使用特定的算法估算較為合理的重傳時間。 ? 序號字段 ——占 4 字節(jié)。 ? 數(shù)據(jù)偏移（即首部長度） ——占 4 位，它指出 TCP 報(bào)文段的數(shù)據(jù)起始處距離 TCP 報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn)。它告訴系統(tǒng)此報(bào)文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送 (相當(dāng)于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù) )。 ? 復(fù)位 RST(ReSeT)：當(dāng) RST=1 時，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯（如由于主機(jī)崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運(yùn)輸連接。 FIN=1 表明此報(bào)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。檢驗(yàn)和字段檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。 ? 選項(xiàng)字段：長度可變。數(shù)據(jù)字段加上 TCP 首部才等于整個的 TCP 報(bào)文段。時間戳選項(xiàng)的兩個功能：用來計(jì)算往返時間；用來處理 TCP序號超過 232的情況。 以字節(jié)為單位的滑動窗口 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) ? A 的發(fā)送窗口并不總是和 B 的接收窗口一樣大（因?yàn)橛幸欢ǖ臅r間滯后）。 (接收方可以在合適的時候發(fā)送確認(rèn)，也可以在自己有數(shù)據(jù)要發(fā)送時把確認(rèn)信息順便捎帶上 ) 以字節(jié)為單位的滑動窗口 注意： 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) ? 重傳機(jī)制是 TCP 中最重要和最復(fù)雜的問題之一。 ? 第一次測量到 RTT 樣本時， RTTS 值就取為所測量到的 RTT 樣本值。 RFC 2988 推薦的 ? 值為 1/8，即 。第一次測量時， RTTD 值取為測量到的 RTT 樣本值的一半。 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) 超時重傳時間的選擇 修正的 Karn 算法 ： ? 報(bào)文段每重傳一次 ， 就把 RTO 增大一些： 新的 RTO ? ? ? (舊的 RTO) ? 系數(shù) ? 的典型值是 2 。但如果發(fā)送方把數(shù)據(jù)發(fā)送得過快，接收方就可能來不及接收，這就會造成數(shù)據(jù)的丟失。 ? 只要 TCP 連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續(xù)計(jì)時器。 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的流量控制 必須考慮傳輸效率 ? 第一種機(jī)制 是 TCP 維持一個變量，它等于最大報(bào)文段長度 MSS。 可以用不同的機(jī)制來控制 TCP 報(bào)文段的發(fā)送時機(jī) ： 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的擁塞控制 擁塞控制的一般原理 ? 在某段時間，若對網(wǎng)絡(luò)中某資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞 ——產(chǎn)生擁塞 (congestion)。 ? 流量控制 往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點(diǎn)對點(diǎn)通信量的控制。但 分組的丟失是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的征兆而不是原因 。擁塞窗口的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，并且動態(tài)地在變化。但只要網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，擁塞窗口就減小一些，以減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。 發(fā)送方 接收方 發(fā)送 M1 確認(rèn) M1 發(fā)送 M2~M3 確認(rèn) M2~M3 發(fā)送 M4~M7 確認(rèn) M4~M7 cwnd = 1 cwnd = 2 cwnd = 4 發(fā)送 M8~M15 cwnd = 8 … t t 輪次 1 輪次 2 輪次 3 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的擁塞控制 幾種擁塞控制方法 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的擁塞控制 幾種擁塞控制方法 傳輸輪次： ? 使用慢開始算法后，每經(jīng)過一個傳輸輪次，擁塞窗口 cwnd 就加倍。 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的擁塞控制 幾種擁塞控制方法 慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例： 22 16 “乘法減小 ” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 ssthresh 的初始值 慢開始 慢開始 慢開始 擁塞避免 “ 加法增大 ” 擁塞避免 “ 加法增大 ” 傳輸輪次 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的擁塞控制 幾種擁塞控制方法 說明： ? “乘法減小 “ 是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時（即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞），就把慢開始門限值 ssthresh 設(shè)置為當(dāng)前的擁塞窗口值乘以 。利用以上的措施要完全避免網(wǎng)絡(luò)擁塞還是不可能的。 ? 發(fā)送方只要一連收到三個重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對方尚未收到的報(bào)文段。 ? (2)由于發(fā)送方現(xiàn)在認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)很可能沒有發(fā)生擁塞，因此現(xiàn)在不執(zhí)行慢開始算法，即擁塞窗口 cwnd 現(xiàn)在不設(shè)置為 1，而是設(shè)置為慢開始門限 ssthresh 減半后的數(shù)值，然后開始執(zhí)行擁塞避免算法（ “ 加法增大 ” ），使擁塞窗口緩慢地線性增大。 ? 若平均隊(duì)列長度超過最大門限 THmax，則將新到達(dá)的數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。 ? 連接建立過程中要解決以下三個問題： – 要使每一方能夠確知對方的存在。 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的運(yùn)輸連接管理 TCP的連接釋放 13832877061 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 TCP的運(yùn)輸連接管理 TCP的連接釋放 ? 第一，為了保證 A 發(fā)送的最后一個 ACK 報(bào)文段能夠到達(dá) B。