【正文】 0010001 → 0 和 17 00000000 00001111 → 15 00000100 00111111 → 1087 00000000 00001101 → 13 00000000 00001111 → 15 00000000 00000000 → 0 （檢驗和） 01010100 01000101 → 數(shù)據(jù) 01010011 01010100 → 數(shù)據(jù) 01001001 01001110 → 數(shù)據(jù) 01000111 00000000 → 數(shù)據(jù)和 0（填充） 10010110 11101101 → 求和得出的結(jié)果 01101001 00010010 → 檢驗和 12 字節(jié) 偽首部 8 字節(jié) UDP 首部 7 字節(jié) 數(shù)據(jù) 填充 按二進(jìn)制反碼運(yùn)算求和 將得出的結(jié)果求反碼 全 0 17 15 1087 13 15 全 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 全 0 2022/2/16 32 傳輸控制協(xié)議 TCP 概述 TCP 最主要的特點(diǎn) ? TCP 是 面向連接 的運(yùn)輸層協(xié)議。 偽首部 源端口 目的端口 長 度 檢驗和 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 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 在計算檢驗和時，臨時把“偽首部”和 UDP 用戶數(shù)據(jù)報連接在一起。 2022/2/16 26 UDP 是面向報文的 IP 數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分 IP 首部 IP 層 UDP 首部 UDP 用戶數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分 運(yùn)輸層 應(yīng)用層報文 應(yīng)用層 2022/2/16 27 UDP 的首部格式 偽首部 源端口 目的端口 長 度 檢驗和 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 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 2022/2/16 28 UDP 基于端口的分用 IP 層 UDP 數(shù)據(jù)報到達(dá) 端口 2 端口 3 端口 1 UDP 分用 偽首部 源端口 目的端口 長 度 檢驗和 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 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 用戶數(shù)據(jù)報 UDP 有兩個字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。 ? 接收方 UDP 對 IP 層交上來的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報，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文。 UDP 對應(yīng)用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。 ? UDP 的首部開銷小，只有 8 個字節(jié)。 UDP 沒有擁塞控制，很適合多媒體通信的要求。 ? 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。 ? 雖然 UDP 用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付 ， 但 UDP 在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn) 。通信結(jié)束后，這個端口號可供其他客戶進(jìn)程以后使用。 ? 客戶端口號 或 短暫端口號 ，數(shù)值為49152~65535，留給客戶進(jìn)程選擇暫時使用。 ? 登記端口號 ，數(shù)值為 1024~49151，為沒有熟知端口號的應(yīng)用程序使用的。 在因特網(wǎng)中不同計算機(jī)的相同端口號是沒有聯(lián)系的 。 2022/2/16 21 TCP 的端口 ? 端口用一個 16 位端口號進(jìn)行標(biāo)志 。 ? 路由器或交換機(jī)上的端口是 硬件端口 。 ? 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)，因為我們只要把要傳送的報文交到目的主機(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。 ? 我們往往需要利用目的主機(jī)提供的功能來識別終點(diǎn)，而不需要知道實現(xiàn)這個功能的進(jìn)程。 2022/2/16 18 需要解決的問題 ? 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。這是因為在因特網(wǎng)上使用的計算機(jī)的操作系統(tǒng)種類很多，而不同的操作系統(tǒng)又使用不同格式的進(jìn)程標(biāo)識符。 2022/2/16 17 運(yùn)輸層的端口 ? 運(yùn)行在計算機(jī)中的進(jìn)程是用 進(jìn)程標(biāo)識符 來標(biāo)志的。 ? TCP 報文段是在運(yùn)輸層抽象的端到端邏輯信道中傳送 ， 這種信道是可靠的全雙工信道 。 2022/2/16 16 還要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn) ? 運(yùn)輸層的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報與網(wǎng)際層的 IP數(shù)據(jù)報有很大區(qū)別 。 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 則提供面向連接的服務(wù) 。 對方的運(yùn)輸層在收到 UDP 報文后 ， 不需要給出任何確認(rèn) 。 ? TCP 傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是 TCP 報文段(segment) ? UDP 傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是 UDP 報文 或 用戶數(shù)據(jù)報 。 ? 當(dāng)運(yùn)輸層采用無連接的 UDP 協(xié)議時，這種邏輯通信信道是一條 不可靠信道 。 2022/2/16 11 兩種不同的運(yùn)輸協(xié)議 ? 運(yùn)輸層向高層用戶 屏蔽 了下面網(wǎng)絡(luò)核心的細(xì)節(jié)（如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、所采用的路由選擇協(xié)議等），它使應(yīng)用進(jìn)程看見的就是好像在兩個運(yùn)輸層實體之間有一條端到端的邏輯通信信道。 ? 運(yùn)輸層還要對收到的報文進(jìn)行差錯檢測 。 但事實上這兩個運(yùn)輸層之間并沒有一條水平方向的物理連接 。 ? “ 運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信 ” 。 ? 運(yùn)輸層的一個很重要的功能就是 復(fù)用 和 分用 。 運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信 5 4 3 2 1 運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信 主機(jī) A 主機(jī) B 應(yīng)用進(jìn)程 應(yīng)用進(jìn)程 路由器 1 路由器 2 AP1 LAN2 WAN AP2 AP3 AP4 IP 層 LAN1 AP1 AP2 AP4 端口 端口 5 4 3 2 1 IP 協(xié)議的作用范圍 運(yùn)輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 的作用范圍 AP3 2022/2/16 8 應(yīng)用進(jìn)程之間的通信 ? 兩個主機(jī)進(jìn)行通信實際上就是兩個主機(jī)中的 應(yīng)用進(jìn)程互相通信 。2022/2/16 1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第 5 版） 第 5 章 運(yùn)輸層 2022/2/16 2 第 5 章 運(yùn)輸層 運(yùn)輸層協(xié)議概述 進(jìn)程之間的通信 運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議 運(yùn)輸層的端口 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP UDP 概述 UDP 的首部格式 2022/2/16 3 第 5 章 運(yùn)輸層（續(xù)） 傳輸控制協(xié)議 TCP 概述 TCP 最主要的特點(diǎn) TCP 的連接 可靠傳輸?shù)墓ぷ髟? 停止等待協(xié)議 連續(xù) ARQ 協(xié)議 TCP 報文段的首部格式 2022/2/16 4 第 5 章 運(yùn)輸層（續(xù)） TCP 可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 以字節(jié)為單位的滑動窗口 超時重傳時間的選擇 選擇確認(rèn) SACK TCP的流量控制 利用滑動窗口實現(xiàn)流量控制 必須考慮傳輸效率 2022/2/16 5 第 5 章 運(yùn)輸層（續(xù)） TCP 的擁塞控制 擁塞控制的一般原理 幾種擁塞控制方法 隨機(jī)早期檢測 RED TCP 的運(yùn)輸連接管理 TCP 的連接建立 TCP 的連接釋放 TCP 的有限狀態(tài)機(jī) 2022/2/16 6 運(yùn)輸層協(xié)議概述 進(jìn)程之間的通信 ? 從通信和信息處理的角度看 ， 運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù) ， 它屬于面向通信部分的最高層 ， 同時也是用戶功能中的最低層 。 ? 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分中的兩個主機(jī)使用網(wǎng)絡(luò)的核心部分的功能進(jìn)行端到端的通信時 ， 只有位于網(wǎng)絡(luò)邊緣部分的主機(jī)的協(xié)議棧才有運(yùn)輸層 ， 而網(wǎng)絡(luò)核心部分中的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時都只用到下三層的功能 。 ? 應(yīng)用進(jìn)程之間的通信又稱為 端到端的通信 。應(yīng)用層不同進(jìn)程的報文通過不同的端口向下交到運(yùn)輸層 ， 再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 。 “ 邏輯通信 ” 的意思是：運(yùn)輸層之間的通信 好像 是沿水平方向傳送數(shù)據(jù) 。 2022/2/16 9 運(yùn)輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要區(qū)別 ? 應(yīng)用進(jìn)程 … ? ? 應(yīng)用進(jìn)程 … ? IP 協(xié)議的作用范圍 （提供主機(jī)之間的邏輯通信） TCP 和 UDP 協(xié)議的作用范圍 （提供進(jìn)程之間的邏輯通信） 因 特 網(wǎng) 2022/2/16 10 運(yùn)輸層的主要功能 ? 運(yùn)輸層為 應(yīng)用進(jìn)程之間 提供 端到端的 邏輯通信（ 但網(wǎng)絡(luò)層是為 主機(jī)之間 提供邏輯通信 ） 。 ? 運(yùn)輸層需要有兩種不同的運(yùn)輸協(xié)議 ， 即面向連接的 TCP 和無連接的 UDP。 ? 當(dāng)運(yùn)輸層采用面向連接的 TCP 協(xié)議時，盡管下面的網(wǎng)絡(luò)是不可靠的（只提供盡最大努力服務(wù)），但這種邏輯通信信道就相當(dāng)于一條全雙工的 可靠信道 。 2022/2/16 12 TCP/IP 的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議： (1) 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP (User Datagram Protocol) (2) 傳輸控制協(xié)議 TCP (Transmission Control Protocol) 運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議 2022/2/16 13 ? 兩個對等運(yùn)輸實體在通信時傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元 TPDU (Transport Protocol Data Unit)。 TCP 與 UDP 2022/2/16 14 TCP/IP 體系中的運(yùn)輸層協(xié)議 TCP UDP IP 應(yīng)用層 與各種網(wǎng)絡(luò)接口 運(yùn)輸層 2022/2/16 15 TCP 與 UDP ? UDP 在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接 。 雖然 UDP 不提供可靠交付 ， 但在某些情況下 UDP 是一種最有效的工作方式 。 TCP 不提供廣播或多播服務(wù) 。 這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多 ， 還要占用許多的處理機(jī)資源 。 IP 數(shù)據(jù)報要經(jīng)過互連網(wǎng)中許多路由器的存儲轉(zhuǎn)發(fā) ， 但 UDP 用戶數(shù)據(jù)報是在運(yùn)輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的 。 但這樣的信道卻不知道究竟經(jīng)過了哪些路由器 ， 而這些路由器也根本不知道上面的運(yùn)輸層是否建立了 TCP 連接 。 ? 運(yùn)行在應(yīng)用層的各種應(yīng)用進(jìn)程卻不應(yīng)當(dāng)讓計算機(jī)操作系統(tǒng)指派它的進(jìn)程標(biāo)識符。 ? 為了使運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的計算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程能夠互相通信，就 必須用統(tǒng)一的方法 對 TCP/IP 體系的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行標(biāo)志。 ? 有時我們會改換接收報文的進(jìn)程，但并不需要通知所有發(fā)送方。 2022/2/16 19 端口號 (protocol port number) 簡稱為端口 (port) ? 解決這個問題的方法就是在運(yùn)輸層使用 協(xié)議端口號 (protocol port number)，或通常簡稱為 端口 (port)。 2022/2/16 20 軟件端口與硬件端口 ? 在協(xié)議棧層間的抽象的協(xié)議端口是 軟件端口 。 ? 硬件端口是不同硬件設(shè)備進(jìn)行交互的接口，而軟件端口是應(yīng)用層的各種協(xié)議進(jìn)程與運(yùn)輸實體進(jìn)行層間交互的一種地址。 ? 端口號只具有 本地 意義 ， 即端口號只是為了標(biāo)志本計算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程 。 2022/2/16 22 三類端口 ? 熟知端口 ，數(shù)值一般為 0~1023。使用這個范圍的端口號必須在 IANA 登記，以防止重復(fù)。當(dāng)服務(wù)器進(jìn)程收到客戶進(jìn)程的報文時，就知道了客戶進(jìn)程所使用的動態(tài)端口號。 2022/2/16 23 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP UDP 概述 ? UDP 只在 IP 的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很