第5章 运输层与TCP协议.ppt

计算机网络基础教程 5.1 运输层概述 运输层所处的位置决定了其承上启下的作用。 运输层以下的三层（物理层、数据链路层、网络层）实现面向数据的通信。 运输层以上三层（会话层、表示层、应用层）实现面向信息的处理。 运输层是数据传送的最高层，是七层模型中最重要和最复杂的一个层次。 5.1.1运输层协议 TCP与UDP协议 传输控制协议TCP：为应用程序提供可靠的面向连接的通信服务，适用于要求得到响应的应用程序。目前，许多流行的应用程序都使用TCP。 用户数据报协议UDP：提供了无连接通信，且不对传送数据包进行可靠的保证。适合于一次传输小量数据，可靠性则由应用层来负责。 5.1.2 端口的概念与作用 TCP协议和UDP协议使用16bits端口号，网络用IP地址与端口号组成的套接字（socket）来表示和区别网络中的不同应用程序。 不同的操作系统对端口的具体实现方法可能有很大的差别，但其基本概念是一致的：应用程序的源进程将报文发给运输层的某个端口，而应用层的目的进程从端口接收报文。 端口号的分配 任何TCP/IP实现所提供的服务都是1~1023之间的端口号，这些端口号由IANA（Internet Assigned Numbers Authority，Internet地址分配机构）分配管理。其中，低于255的端口号保留用于公共应用；255到1023的端口号分配给各个公司，用于特殊应用；对于高于1023的端口号，称为临时端口号，IANA未做规定。 常用应用程序的端口号 常用的TCP端口号有：HTTP 80，FTP 20/21，Telnet 23，SMTP 25，DNS 53等；常用的保留UDP端口号有：DNS 53，BootP 67（server）/ 68（client），TFTP 69，SNMP 161等。 5.2 TCP协议 TCP是专门设计用于在不可靠的Internet上提供可靠的、端到端的字节流（非报文流）通信的协议。 TCP提供面向连接的服务，所以在进行传输任务之前，必需先建立连接 TCP提供可靠的服务，所以在传输过程中，需要有重传的机制，另外，TCP采用连续ARQ方式传输数据 在传输任务完成后，要释放TCP连接 TCP可靠传输 TCP协议通过以下过程来保证端到端数据通信的可靠性： 1、TCP实体把应用程序划分为合适的数据块，加上TCP报文头，生成数据段； 2、当TCP实体发出数据段后，立即启动计时器，如果源设备在计时器清零后仍然没有收到目的设备的确认报文，重发数据段； 3、当对端TCP实体收到数据，发回一个确认。 4、TCP包含一个端到端的校验和字段，检测数据传输过程的任何变化。如果目的设备收到的数据校验和计算结果有误，TCP将丢弃数据段，源设备在前面所述的计时器清零后重发数据段。 5、由于TCP数据承载在IP数据包内，而IP提供了无连接的、不可靠的服务，数据包有可能会失序。TCP提供了重新排序机制，目的设备将收到的数据重新排序，交给应用程序。 6、TCP提供流量控制。TCP连接的每一端都有缓冲窗口。目的设备只允许源设备发送自己可以接收的数据，防止缓冲区溢出。 7、TCP支持全双工数据传输。 TCP 的主要功能: 数据流的多路复用 检测数据段的完整性 重新排序 流量控制 复杂的时钟机制 高效的确认方式 TCP的基本数据单元 TCP实体交换数据的基本单元（TPDU）称作数据段（segment）。每个数据段包含一个固定的20字节的头（还可加一个可选部分）和若干数据字节，其总长度可在建立连接时通过互向声明自己所能接收的最大段长MSS（maximum segment size）来选定或双方使用一个缺省的MSS（536字节），但MSS的选取应使得每个段封装成IP分组后，其长度不超过IP分组的载荷能力（65535字节）及相应网络的最大传输单元MTU（maximum transfer unit）。 一个段超过网络的MTU限制时会被分段（fragmentation），每个小分段（分组）都有TCP头（20字节）和IP头（20字节） TCP数据段的头结构 TCP数据段头的说明-1 源端口和目的端口用来标识本地和对方的应用进程（端连接点）。端口号加上其主机的IP地址构成一个48比特的用于标识报文的返回地址。 发送序号指示TCP段中第一个字节的序号。建立一个新的TCP连接时（SYN标志为1），该域是主机为该连接选择的初始序号，连接建立后发送的第一个字节将具有的序号为sequence number+1。由于全双工，每个连接的端点都必须单独维持一个序号。 确认号表示发送该TCP段的主机准备从对方接收的下一个字节序号，即该序号之前的字节已全部正确收到。 TCP数据段头的说明-2 报头长度指示TCP头的长度（