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第10章 Internet传输层 Internet传输层 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)是端到端、有连接、可靠数据流传输协议。多数互联网应用需要TCP的可靠传输服务。 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)是端到端、无连接、不保证可靠的数据报传输协议。它为互联网上实时视频、音频应用提供了实验环境。 拥塞控制的进一步研究 TCP概况 TCP 是由Vinton Cerf 和 Robert Kahn 在1973年设计，原先 IP 和 TCP 是合在一起的，后来把寻径转发和可靠传输分成两层。 TCP 向应用层提供可靠的进程间通信。IP地址标识主机，TCP 端口号标识应用进程。集中统一分配的端口号称为周知端口(well-known port)，其余的动态分配。 应用进程使用 TCP 通信，首先要建立连接。TCP传输的数据单元称数据片(segment)。 可靠数据流传输协议TCP TCP数据可靠传输机制 TCP滑动窗口流控 TCP数据片格式 TCP连接建立—三次握手 TCP连接关闭 TCP重传策略和重传超时值 TCP拥塞控制 TCP协议的问题和扩充 TCP数据可靠传输机制 TCP数据可靠传输机制(续) TCP 源进程为一个连接上传输的每个数据字节指定序号； TCP 为每个数据片计算校验和； TCP 目标进程要对正确收到(即校验和正确)的数据字节序号给予确认(ACKnowledgement)； TCP 源进程所发出的数据片在某时间间隔没有收到确认，则要(超时)重传数据片。 若每发一个数据片要等待确认，性能... TCP滑动窗口流控 目标进程控制源进程发送窗口的大小 窗口外左边的字节已被发送，且已收到确认 窗口内字节可以发送/已被发送，但未收到确认 窗口外右边的字节不能发送。 TCP滑动窗口流控(续) TCP确认字节，滑动窗口大小也以字节为单位，而不是数据片。这是有历史原因的，原来TCP和IP是一层，采用字节流为了方便TCP数据片被分段，后来分成两层，分段功能放在IP层。 在传输中几个小片合成一个片会更有效，采用字节流小片合大片更方便。 用数据片数目说明数据总量不及用字节数更确切，因为一个数据片可以容纳一个字节，也可以容纳1000字节。 TCP数据片格式 TCP数据片格式(续) 源端口：连同源 IP 地址标识源应用进程。 目标端口：连同目标 IP 地址标识目标主机的一个应用进程。 序号：代表本数据片第一个字节的序号。 确认号：若ACK=1，确认号代表期待接收的下一数据字节序号。 片头长度：片头的字数，每个字32位。指明数据从哪里开始。 TCP数据片格式(续) 6个控制位： URG=1 表示紧急指针有效；URG=0 忽略指针。ACK=1 表示确认号有效；ACK=0 忽略确认号。PSH=1 表示推进，让目标TCP向上递交数据片。RST=1 表示清除连接，发生主机故障时清除连接，也用于拒绝非法数据片或连接请求。SYN=1 表示连接请求，用于建立连接并通告初始序号，本片序号 = 该连接的初始序号。 FIN=1表示本方数据流终止, 即关闭本方数据流。 注意 SYN 和 FIN 的片即使无数据也占1个序号。 TCP数据片格式(续) 窗口大小：16位，源方接收窗口的字节数，即目标方发送窗口大小。 校验和：16位，对片头和数据以16位字计算得到，校验和还包括源、目标IP地址等96位伪报头。注意伪报头不发送。 紧急指针：当URG=1时，指针指向紧急数据后面字节的位置。 选项：RFC793中定义了最大数据片长度MSS选项。... TCP数据片格式(续)—讨论 校验和检查需不需要？够不够？ Paxson 1997年经统计发现：通过链路层CRC校验的包约 0.02%有校验和错误。 Stone 等在1998~1999年收集了约22亿个包，其中约 46.86万个包有TCP 校验和错误，包括端主机硬件错误、端主机软件bugs (UNIX、Windows NT) 以及路由器内存错误等(不要太信任硬件!!)。有一半错误无法确认原因 (数据隐私)。 TCP数据片格式(续)—讨论 0~255后来扩展为0~1023端口号一般作为周知端口 (well-known port) 由IANA管理，统一分配给系统应用进程，如HTTP用80。1024~65535 端口号由用户动态使用，但此惯例不都遵循。 TCP数据片最小是20字节 (无数据的SYN片、ACK片)，最大长度的默认值是556字节。有人用Tcpdump对网络上某条线路进行一天的监听，统计发现25％的IP包是40字节，576字节以下的IP包占75％。 TCP连接建立—三次握手 TCP连接建立—三次握手必要