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计算机网络 第 5 章 运输层 第 5 章 运输层 5.1 运输层协议概述 运输层是OSI参考模型的七层中比较特殊的一层，同时也是整个网络体系结构中十分关键的一层。 为什么需要运输层? 网络层的分组传输是不可靠的； 无法确定数据到达终点的时间； 子网中各站点存储转发的随机性 无法确定数据未达终点的状态； 丢失/延迟/即刻到达 网络层无法保证进程－进程之间的通信 运输层协议和网络层协议的主要区别 运输层的功能 基本功能 运输层为应用进程之间提供提供逻辑通信，端到端的服务。 （网络层为主机之间提供逻辑通信，点到点的服务） 主要功能 复用和分用多对应用进程。 运输层对收到的报文进行差错控制。 端到端的顺序控制、差错检测及恢复、QoS监测 TCP/IP体系中的运输层协议 TCP/IP的运输层有两个不同的协议? UDP(User Datagram Protocol) 用户数据报协议： 提供面向无连接的服务 TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议： 提供面向连接的服务? 面向连接和面向无连接 面向连接：面向连接服务是电话系统服务模式的抽象，即每一次完整的数据传输都要经过建立连接，使用连接，终止连接的过程。 面向无连接：无连接服务是邮政系统服务的抽象，每个分组都携带完整的目的地址，各分组在系统中独立传送。无连接服务不能保证分组的先后顺序，不进行分组出错的恢复与重传，不保证传输的可靠性。 TCP 与 UDP UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到 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。 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、面向连接的运输服务，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。 两种不同的运输协议 运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节（如网络拓扑、所采用的路由选择协议等），它使应用进程看见的就是好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。 当运输层采用面向连接的 TCP 协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道。 当运输层采用无连接的 UDP 协议时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。 具体的运输层协议实例P182 表5-1 5.1.1 进程之间的通信 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。 运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运输层，再往下就共用网络层提供的服务。 端口的概念 按照OSI七层协议的描述，传输层与网络层最大的区别是运输层提供进程通信能力。从这个意义上讲，网络通信的最终地址就不仅是主机地址了，还包括可以描述进程的某种标识。为此TCP/IP协议提出了协议端口的概念，用于标识通信的进程。 UDP和TCP都使用端口与上层的应用进程进行通信。 端口是什么？ 端口是一种抽象的软件结构，包括一些数据结构和I/O缓冲区。 应用程序即进程通过系统调用与某端口建立连接(binding绑定)后，运输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给运输层的数据都从该端口输出。 运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信 端口号 每个端口都拥有一个叫端口号的16位整数描述符，以区别不同端口。 由于TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是两个完全独立的软件模块，因此各自的端口号相互独立。 如TCP有一个255号端口，UDP也可以有一个255号端口，两者并不冲突。 因特网上的计算机通信是采用客户－服务器方式，客户在发起请求的时候，必须先知道对方服务器的IP地址和端口号。 端口号的分配 有两种基本分配方式： 全局分配：一种集中分配方式，由一个公认的中央机构根据用户需要尽行统一分配，并将结果公布于众。 本地分配：又称动态连接，即进程需要访问传输层服务时，向本地操作系统提出申请，操作系统返回本地唯一的端口号，进程再通过合适的系统调用，将自己和该端口连接起来（绑定）。 两类端口 （1）服务器端使用的端口号 熟知端口号（well know port number）0～1023 登记端口号 1024～49151 （2）客户端使用的端口号 短暂端口号：49152～65535：留给客户进程选择暂时使用。当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。 5.2 用户数据报协议