《计算机网络》-传输层

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1、传输层 传输层是七层模式中负责数据传送传输层是七层模式中负责数据传送的最高一层，也是整个七层模式中最的最高一层，也是整个七层模式中最重要的一层。传输层提供可靠的端到重要的一层。传输层提供可靠的端到端的通信端的通信，提供和网络独立的传送服提供和网络独立的传送服务给会话层。务给会话层。本章学习要点1、传输层概念。、传输层概念。2、OSI传输层服务及实现机制。传输层服务及实现机制。3、用户数据报、用户数据报UDP的功能、协议端口的功能、协议端口及实现机制。及实现机制。4、可靠数据流传输的概念、特征及应、可靠数据流传输的概念、特征及应用场合。用场合。5、TCP的功能、特征及三次握手协议。的功能、特征及

2、三次握手协议。传输层概念传输层概念传输层主要功能：(1)提供可靠的端到端的通信。(2)提供和网络独立的传送服务给会话层。12.1 OSI传输层服务及协议 12.1.1 传输层服务n传输层服务是通过它的服务原语提供给传输层用户n传输层用户使用传输层服务是通过接口的传送服务端口（TSAP）而实现的nTSAP在整个网络或互连网络中是惟一标识的。传输层实体的上下层接口传输层的服务包括：n服务的类型n服务的等级n数据传送n用户接口n连接管理n快速数据传送n状态报告n安全保密交互原语 12.1.2 12.1.2 传输层协议机制传输层协议机制 1、可靠的网络服务、可靠的网络服务 假定网络服务是假定网络服务是

3、100%可靠可靠 传输层协议机制解决的问题：传输层协议机制解决的问题：寻址寻址 多路复用多路复用 流控流控 连接建立和拆除连接建立和拆除面向连接的数据传送的队列面向连接的数据传送的队列用户和传输层实体间的交互作用 流控策略流控策略n将缓冲器溢出的将缓冲器溢出的TPDU简单地除去，简单地除去，这需要重传，因而增加通信量。这需要重传，因而增加通信量。n当缓冲区满时，拒收从网络服务来当缓冲区满时，拒收从网络服务来的的TPDU，对多个传输层连接多路，对多个传输层连接多路复用单个网络连接时，不使用这种复用单个网络连接时，不使用这种策略。策略。n滑动窗口技术。滑动窗口技术。n信用证策略。信用证策略。信用证

4、分配协议实例信用证分配协议实例简单的连接状态图简单的连接状态图2、不可靠的网络服务、不可靠的网络服务 对不可靠的网络服务，传输对不可靠的网络服务，传输层协议要复杂得多，层协议要复杂得多，传输层协议机制解决的问题：传输层协议机制解决的问题：重传策略重传策略 重复检测重复检测 流控流控 连接建立连接建立 连接结束连接结束 故障恢复故障恢复不正确的重复检测的例子不正确的重复检测的例子两次握手例子三次握手的例子三次握手的例子3、网络服务 12.1.3 ISO传输层标准传输层标准 ISO定义了五类传输层协议：定义了五类传输层协议：(1)0类（简单类）类（简单类）0类提供最简单形式的传送连接，和类提供最简

5、单形式的传送连接，和CCITT推荐推荐的用于的用于Teltex（用户电报）终端的标准（用户电报）终端的标准S.70完全兼容。完全兼容。(2)1类（基本误差恢复类）提供最小开销的基本传送连接，主要目类（基本误差恢复类）提供最小开销的基本传送连接，主要目的是提供误差恢复，是基于的是提供误差恢复，是基于X.25网络，网络，TPDU是编号的，允许协是编号的，允许协议在议在X.25重置时重新同步，在重置时重新同步，在X.25重启动时重新建立一个传送重启动时重新建立一个传送连接。连接。(3)2类（多路复用类）提供几个传送连接多路复用单个网络连接，类（多路复用类）提供几个传送连接多路复用单个网络连接，提供流

6、控以免传送连接端点和网络连接的拥挤。提供流控以免传送连接端点和网络连接的拥挤。(4)3类（误差恢复和多路复用类）兼有类（误差恢复和多路复用类）兼有1类和类和2类特性，具有多路类特性，具有多路复用和流控能力，提供重新同步和重新建立传送连接的功能。复用和流控能力，提供重新同步和重新建立传送连接的功能。(5)4类（误差检测和恢复类）用于网络服务是不可靠的传输层连接。类（误差检测和恢复类）用于网络服务是不可靠的传输层连接。12.2 用户数据报协议(UDP)nTCP/IP协议集中的传输层协议有数协议集中的传输层协议有数据传输协议据传输协议TCP和用户数据报协议和用户数据报协议UDP两种。两种。n传输层协

7、议对各个进程定义了一个传输层协议对各个进程定义了一个连接，称为协议端口，或简称端口。连接，称为协议端口，或简称端口。端口地址协议端口协议端口n每个端口被定义一个正整数地址。每个端口被定义一个正整数地址。n使用使用16位端口地址，可以支持位端口地址，可以支持65，536个端口。个端口。12.2.1 UDP协议功能协议功能n提供应用程序之间传送数据报的机制。提供应用程序之间传送数据报的机制。n将每台机器看作是一些抽象的协议端将每台机器看作是一些抽象的协议端口的集合。口的集合。nUDP协议能够在给定的主机上识别多协议能够在给定的主机上识别多个目的地址。个目的地址。nUDP协议提供的是不可靠的无连接数

8、协议提供的是不可靠的无连接数据报传输服务。据报传输服务。UDP报文格式报文格式12.2.2 UDP报文格式报文格式 12.2.3 UDP的协议分层与封装nUDP位于IP层之上。应用程序访问UDP层，然后使用IP层传送数据报。n一个UDP报文在互联网中传输时要封装到IP数据报中。nIP层的报头指明了源主机和目的主机的地址，而UDP层的报头指明了主机上的源端口和目的端口。分层模型中的分层模型中的UDP层层UDP的封装 12.2.4 UDP的复用、分解与端口的复用、分解与端口 n提供复用和分解的功能，这种复用和分提供复用和分解的功能，这种复用和分解的功能是通过端口机制来实现的。解的功能是通过端口机制

9、来实现的。nUDP端口号的指定方式：端口号的指定方式：由某些管理机构指定的称为著名端口，由某些管理机构指定的称为著名端口，供用户使用。供用户使用。动态绑定方式，由应用程序指定端口动态绑定方式，由应用程序指定端口。UDP的分解操作的分解操作12.3 可靠的数据流传输可靠的数据流传输12.3.1 12.3.1 可靠数据流传输服务特征可靠数据流传输服务特征n面向数据流面向数据流 n虚电路连接虚电路连接n有缓冲的传输有缓冲的传输 n无结构的数据流无结构的数据流 n全双工连接全双工连接具有重传功能的肯定确认协议具有重传功能的肯定确认协议12.3.2 12.3.2 可靠数据流传输服务的实现可靠数据流传输服

10、务的实现 分组丢失引起超时和重传分组丢失引起超时和重传滑动窗口协议滑动窗口协议12.4 传输控制协议传输控制协议TCP 12.4.1 TCP协议功能协议功能(1)定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式。据和确认信息的格式。(2)允许一台计算机上的多个应用程序同时进行通信，允许一台计算机上的多个应用程序同时进行通信，也能对接收到的数据进行分解，分别送到多个程序。也能对接收到的数据进行分解，分别送到多个程序。(3)使用连接而不是协议端口作为基本的抽象概念，连使用连接而不是协议端口作为基本的抽象概念，连接是用一对端点来标识的。接是用

11、一对端点来标识的。(4)是一个面向连接的协议是一个面向连接的协议，即在，即在TCP进行互联网络通信进行互联网络通信之前，通信双方必须先建立连接，然后再进行通信。之前，通信双方必须先建立连接，然后再进行通信。(5)将数据流看做字节的序列，为了便于传输又将这个将数据流看做字节的序列，为了便于传输又将这个序列划分为若干段。序列划分为若干段。(6)使用专门的滑动窗口机制来解决传输效率和流量控使用专门的滑动窗口机制来解决传输效率和流量控制这两个问题。制这两个问题。TCP在协议分层中的层次在协议分层中的层次TCP报文格式报文格式12.4.2 TCP报文格式报文格式 12.4.3 TCP的操作的操作n使用三

12、次握手协议来建立连接。使用三次握手协议来建立连接。n完成两个重要功能：完成两个重要功能：确保连接双方作好传输准备确保连接双方作好传输准备 使双方统一初始序列号使双方统一初始序列号n使用修改的三次握手协议来关闭使用修改的三次握手协议来关闭连接，以结束会话。连接，以结束会话。三次握手的报文序列三次握手的报文序列用于关闭连接的修改的三次握手操作用于关闭连接的修改的三次握手操作12.5 本章小结本章小结n传输层在传输层在OSI/RM七层模式中位于第四层，在网络层之七层模式中位于第四层，在网络层之上，会话层之下。传输层的主要目的有两个：上，会话层之下。传输层的主要目的有两个：(1)提供提供可靠的端到端的

13、通信。可靠的端到端的通信。(2)提供和网络独立的传送服务提供和网络独立的传送服务给会话层。给会话层。n传输层服务是通过它的服务原语提供给传输层用户，传传输层服务是通过它的服务原语提供给传输层用户，传输层用户使用传输层服务是通过接口的传送服务端口输层用户使用传输层服务是通过接口的传送服务端口（TSAP）而实现的，）而实现的，TSAP在整个网络或互连网络中是在整个网络或互连网络中是惟一标识的。惟一标识的。传输层协议的复杂程度取决于网络提供传输层协议的复杂程度取决于网络提供的服务。对可靠的网络服务，只需基本的传输层机制。的服务。对可靠的网络服务，只需基本的传输层机制。对不可靠的网络服务，则传输层的机

14、制比较复杂。对不可靠的网络服务，则传输层的机制比较复杂。nTCP/IP协议集的传输层协议有数据传输协议协议集的传输层协议有数据传输协议TCP和用和用户数据报协议户数据报协议UDP两种。两种。UDP比较简单，它提供无排比较简单，它提供无排序的、不可靠的传输服务，适用于对传输速率要求较序的、不可靠的传输服务，适用于对传输速率要求较高、通信量比较大，而对于可靠和安全的要求较低的高、通信量比较大，而对于可靠和安全的要求较低的场合。然而，对那些要求可靠的、端到端的传递，则场合。然而，对那些要求可靠的、端到端的传递，则需使用需使用TCP。TCP/IP的传输层协议是端到端协议。的传输层协议是端到端协议。n为

15、了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许为了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数据报的发送和接收，在据报的发送和接收，在TCP/IP协议族中设计用户数据协议族中设计用户数据报协议报协议(UDP)。它是一种提供应用程序之间传送数据。它是一种提供应用程序之间传送数据报的机制。报的机制。nUDP提供的服务是不可靠的数据传送服务，这就需要提供的服务是不可靠的数据传送服务，这就需要应用程序员编制程序，负责进行差错检测和恢复工作。应用程序员编制程序，负责进行差错检测和恢复工作。尤其是对传输数据量很大的应用

16、来说，采用不可靠的尤其是对传输数据量很大的应用来说，采用不可靠的数据传输是不合适的。因此需要有一种可靠的数据流数据传输是不合适的。因此需要有一种可靠的数据流传输方法，传输方法，TCP就是就是Internet协议族中解决这一问题协议族中解决这一问题的服务和协议。的服务和协议。nTCP/IP的可靠传输服务有以下的可靠传输服务有以下5个特征：个特征：(1)面向数据流面向数据流(2)虚电路连接虚电路连接(3)有缓冲的传输有缓冲的传输(4)无结构的数据流无结构的数据流(5)全双工连接。可采用具有重传功能的肯定确认技术作为可全双工连接。可采用具有重传功能的肯定确认技术作为可靠数据流传输服务的基础。为了提高

17、数据流传输过程的效靠数据流传输服务的基础。为了提高数据流传输过程的效率，在上述协议基础上引入了滑动窗口协议，它允许发送率，在上述协议基础上引入了滑动窗口协议，它允许发送方在等待一个确认信息之前可以发送多个分组。方在等待一个确认信息之前可以发送多个分组。n传输控制协议传输控制协议(TCP)定义了两台计算机之间进行可靠的传定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保输而交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。由于数据的正确到达而采取的措施。由于TCP是建立在连接是建立在连接的抽象概念上的。它所标识的对象，不是某个端口，而是的抽象概念上的。它所标识的对象，不是某个端口，而是一个虚电路连接。一个虚电路连接。TCP是一个面向连接的协议，它需要两是一个面向连接的协议，它需要两个端点都同意连接才能进行通信。个端点都同意连接才能进行通信。TCP使用专门的滑动窗使用专门的滑动窗口机制来解决传输效率和流量控制这两个问题。口机制来解决传输效率和流量控制这两个问题。TCP使用使用三次握手协议来建立连接。三次握手协议来建立连接。