【正文】 發(fā)送 M2 丟棄 重復 M1 重傳 確認 M1 ? (b) 確認遲到 確認 M1 收下遲到 的確認 但什么也不做 t t t t 重傳 確認 M1 可靠通信的實現(xiàn) ? 使用上述的確認和重傳機制，我們就可以 在不可靠的傳輸網絡上實現(xiàn)可靠的通信 。 ? 分組和確認分組都必須進行 編號 。 。 ? 理想情況下無差錯，無速率限制。 ? （ IP 地址：端口號） 即構成了套接字。 動態(tài)性！ TCP 的連接 ? 每一條 TCP 連接有兩個端點。 ? TCP 根據(jù)對方及當前網絡狀況決定報文段長度（ UDP 發(fā)送的報文長度是應用進程給出的）。 ? 窗口總是動態(tài)變化的。 ? 通信時緩存中哪些數(shù)據(jù)可發(fā)，哪些數(shù)據(jù)可取，受到窗口限制，窗口為緩存的子集。 三次握手、四次揮手 TCP只能單播 TCP的 緩存 與 窗口 ? TCP雙方均設置發(fā)送與接收緩存。 ? TCP 提供 可靠交付 的服務。 計算 UDP 檢驗和的例子 10011001 00010011 → 00001000 01101000 → 10101011 00000011 → 00001110 00001011 → 00000000 00010001 → 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 按二進制反碼運算求和 將得出的結果求反碼 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 UDP 基于端口的分用 IP 層 UDP 數(shù)據(jù)報到達 端口 2 端口 3 端口 1 UDP 分用 TCP 概述 TCP 最主要的特點 ? TCP 是 面向連接 的運輸層協(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。 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 運輸層 應用層報文 應用層 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 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。 ? 支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。 ? 面向報文 。 UDP 的主要特點 ? 無連接。 ? 實時通信 。 ? 選擇 TCP 還是 UDP ？ 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP UDP 概述 ? UDP只在 IP數(shù)據(jù)報服務之上增加了很少一點的功能 ， 即 端口 的功能和 差錯檢測 的功能 。 由于 TCP 要提供可靠的 、 面向連接的運輸服務 ， 因此不可避免地增加了許多的開銷 。 ? TCP 提供 面向連接 的服務 。通信結束后，這個端口號可供其他客戶進程以后使用。 ? 客戶端口號 或 短暫端口號 ， 49152~65535，留給客戶進程選擇暫時使用。 ? 登記端口號 ： 1024~49151，為沒有熟知端口號的應用程序使用的。 在因特網中不同主機的相同端口號 可能 是沒有聯(lián)系的 。 端口的定義 ? 端口用一個 16 位端口號 進行標志 。 ? AP發(fā)給運輸層的數(shù)據(jù)都通過該端口發(fā)送。 ? 雖然通信的真正終點是 AP，但在運輸層上，只需將不同 AP的數(shù)據(jù)提交到端口即可。 ? 考慮：能否用特定進程的名稱？ 同樣不可取，同一進程可能實現(xiàn)不同功能，而不同進程可能合作實現(xiàn)同一功能；且進程具備 動態(tài)性 。 可類比路由協(xié)議中的度量 。 ? 發(fā)送前統(tǒng)一打包 ? 接收后分別區(qū)分 復用 分用 運輸層為相互通信的應用進程提供了邏輯通信 5 4 3 2 1 運輸層提供應用進程 間的邏輯通信 主機 A 主機 B 應用進程 應用進程 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 運輸層協(xié)議 的作用范圍 AP3 運輸層的端口 ? 主機中的進程用 進程標識符 標志，但它們不能用于在網絡通信中區(qū)分不同的 AP。 ? 是否存在特例 ？ ICMP、 OSPF等 復用 與 分用 ? 網絡層看不見 AP數(shù)據(jù)，也不需要看見。 連接端點與網絡的接口層次！ 運輸層主要功能 ? 復用與分用 ? 連接管理 ? 數(shù)據(jù)分割與重組 ? 差錯檢測與恢復 ? 流量及擁塞控制 站在運輸層來看，誰是真正通信端點？ 主機 OR 應用進程？ ? 兩個主機進行通信實際上就是兩個主機中的 應用進程互相通信 （ 端到端 ） 。 ? 功能概述：為上層提供通信服務 ， 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 。計算機網絡（第 5 版） 第 5 章 運輸層 運輸層協(xié)議概述 進程之間的通信 ? TCP/IP體系中最復雜的一層 。 ? 引入運輸層原因：消除網絡不可靠性 ， 提供與網絡無關的信息傳輸 。 ? 只有端點主機的協(xié)議棧才有運輸層 ， 而網絡核心部分中 ， 路由器在 轉發(fā)分組時 都只用到下三層的功能 。 ? 如果應用進程的數(shù)據(jù)直接與 IP層交互 ， 會怎樣 ？即 ， 如果沒有運輸層 ， 會怎樣 ？ ? 沒有可靠性保證 ！ ? IP層需要區(qū)分不同 AP對 ， 加重負擔 ！ ? 因此 ， 有必要設置運輸層 。 ? 運輸層負責區(qū)分進行通信的不同 AP。因為 OS不同，進程標識符的格式、含義均不同。 ? 為了使運行不同 OS計算機的 AP能互相通信，必須用 統(tǒng)一的方法 對其進行標志。歸根結底：在本層中， 以功能來區(qū)分作為通信端點進程！ 解決辦法：端口 ? 什么是端口（ port）？ ? 非硬件接口 ? 指運輸層與應用層交互的 抽象軟件端口 ? 端口的作用： ? 對不同 AP在運輸層上加以功能性的標志和區(qū)分。 SAP AP與端口綁定 ? AP通過 系統(tǒng)調用 與某端口綁定。 ? 運輸層傳給 AP的數(shù)據(jù)都從該端口接收。 ? 端口號通常只具有 本地 意義 ， 即端口號只是為了標志 本機 應用層中的各進程 。 那到底如何通信呢？ 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。當服務器進程收到客戶進程的報文時，就知道了客戶進程所使用的動態(tài)端口號。 靜態(tài)端口 動態(tài)端口 動態(tài)端口 TCP/IP 的運輸層有兩個不同的協(xié)議： (1) 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP（ UDP報文或數(shù)據(jù)報） (2) 傳輸控制協(xié)議 TCP （ TCP報文段） 運輸層的兩個主要協(xié)議 TCP 與 UDP ? UDP 提供 無連接 服務 ， 不提供可靠交付 。 TCP 不提供廣播或多播 服務 。 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資源 。 ? 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 。 ? RIP。 ? 盡最大努力交付。 ? 無擁塞控制，很適合實時多媒體通信的要求。 ? 首部開銷小，只有 8 個字節(jié)。首部字段有 8 個字節(jié)，由 4 個字段組成，每個字段都是兩個字節(jié)。 偽首部僅僅是為了計算檢驗和 。 ? 每一條 TCP 連接只能有兩個 端點 ，即只能是點對點 的（一對一）。 ? TCP 提供 全雙工 通信。 ? 發(fā)送方進程將數(shù)據(jù)送至發(fā)送緩存，接收方進程從接收緩存讀取數(shù)據(jù)。 ? TCP雙方均有 發(fā)送窗口 及 接收窗口 ， ? 發(fā)送方根據(jù)對方通知的接收窗口大小設置自己的發(fā)送窗口以實現(xiàn)流量控制。 為什么設置緩存？ 7 6 8 H ? TCP面向字節(jié)流 ? 發(fā)送 TCP 報文段 發(fā)送方 接收方 把字節(jié)寫入 發(fā)送緩存 從接收緩存 讀取字節(jié) 應用進程 應用進程 1 2 3 0 18 17 16 15 14 19 20 21 4 5 13 12 11 H 10 9 H 加上 TCP 首部 構成 TCP 報文段 TCP TCP 字節(jié)流 字節(jié)流 H 表示 TCP 報文段的首部 x 表示序號為 x 的數(shù)據(jù)字節(jié) TCP 連接 對每一個字節(jié)均編號 應當注意 ? TCP 連接是 虛連接 而不是真正的物理連接。 ? TCP 可把太長的數(shù)據(jù)塊劃分短一些再傳送，也可等待積累有足夠長度后再構成報文段發(fā)送出去。 ? 套接字 (socket)或 插口 。 主機 AP 可靠傳輸?shù)墓ぷ髟? ? 什么是可靠傳輸？ ? 發(fā)送什么，接收什么。 停止等待協(xié)議 (a) 無差錯情況 A 發(fā)送 M1 確認 M1 B 發(fā)送 M2 發(fā)送 M3 確認 M2 確認 M3 A 發(fā)送 M1 B 超時重傳 M1 發(fā)送 M2 確認 M1 接收方終未收下 ? (b) 超時重傳 t t t t 。 超時計時器 發(fā)送方的問題 ，接收方未正確收到 ? 在發(fā)送完一個分組后，必須暫時保留已發(fā)送的分組的 副本 。 ? 超時計時器的重傳 時間 應當比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r間（ RTT）更長一些。 ? 這種可靠傳輸協(xié)議常稱為 自動重傳請求 ARQ 。 ? 停止等待協(xié)議屬于 ARQ的一種。 信道利用率 TD RTT A TD + RTT + TA B t t 信道的利用率 U ADDTTTU???RT T(53) ? 信道利用率低（當 RTTTD時）。 ? 由于信道上一直有數(shù)據(jù)不間斷地傳送，這種傳輸方式可獲得很高的信道利用率。 B t t A 連續(xù) ARQ 協(xié)議 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (a) 發(fā)送方維持發(fā)送窗口（發(fā)送窗口是 5） 發(fā)送窗口 (b) 收到一個確認后發(fā)送窗口向前滑動 向前 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 發(fā)送窗口 發(fā)送方 接收方：累積確認 ? 不必對收到的分組逐個確認，而是對按序到達的 最后一個分組 發(fā)送確認，這樣就表示： 到這個分組為止的所有分組都已正確收到了 。 ? 缺點：不能向發(fā)送方反映出接收方已經正確收到的所有分組的信息。則接收方只能對前 m1個分組發(fā)出確認。 ? GobackN（回退 N）：需要再退回重傳已發(fā)送過的若干分組。端口是運輸層與應用層的服務接口。 TCP 首部 20 字節(jié) 固定 首部