计算机网络基础项目化教程（第2版）课件 单元8 传输层协议与端口

单元8

传输层协议与端口《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元8

传输层协议与端口-内容列表《计算机网络基础》课程8.1传输层服务8.2传输控制协议（TCP）8.3用户数据报协议（UDP）传输层服务《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology传输层《计算机网络基础》课程传输层位于网络层和应用层之间，是整个网络层次结构的核心，为上层提供可靠的数据传输服务。传输层的主要功能包括分段与重组、流量控制、差错控制以及提供不同传输服务等。定义传输层《计算机网络基础》课程TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是传输层最常见的两种协议。常见传输层协议TCP提供面向连接的、可靠的数据流传输服务，具有流量控制、差错控制和拥塞控制等功能。TCP服务UDP提供无连接的、不可靠的数据报传输服务，适用于对实时性要求较高但允许少量丢包的应用场景。UDP服务传输控制协议-TCP《计算机网络基础》课程连接导向可靠传输流量控制拥塞控制TCP是一种面向连接的协议，通信双方必须先建立连接才能进行数据传输。TCP能够根据网络状况进行流量控制，避免发送方过快地发送数据导致接收方无法处理。TCP提供可靠的数据传输服务，通过确认机制、重传机制等保证数据能够正确、有序地到达目的地。TCP还具备拥塞控制功能，当网络出现拥塞时能够降低发送速率，减轻网络负担。用户数据报协议-UDP《计算机网络基础》课程UDP是一种无连接的协议，通信双方不需要建立连接即可进行数据传输。UDP不提供可靠的数据传输服务，数据可能会丢失、重复或乱序到达。由于UDP不需要进行连接建立和维护等操作，因此具有更高的传输效率。UDP适用于对实时性要求较高的应用，如在线视频、在线游戏等。无连接不可靠传输高效性适用于实时应用TCP与UDP比较《计算机网络基础》课程连接方式TCP是面向连接的，而UDP是无连接的。TCP提供可靠的数据传输服务，而UDP则不提供。UDP的传输效率高于TCP，因为UDP不需要进行连接建立和维护等操作。TCP适用于对数据传输可靠性要求较高的场景，如文件传输、电子邮件等；而UDP则适用于对实时性要求较高的场景，如在线游戏等。可靠性效率适用场景传输层端口寻址《计算机网络基础》课程端口号标识应用程序在网络通信中，端口是传输层的一个重要概念，用于标识不同应用程序或服务的网络通信端点。端口使得同一台计算机上的多个应用程序可以独立地进行网络通信，而不会相互干扰。每个应用程序通过监听特定的端口来接收和发送数据。端口作用端口（Port）定义传输层端口寻址-端口号类型《计算机网络基础》课程端口号应用程序协议20文件传输协议（FTP）数据TCP21文件传输协议（FTP）控制TCP23TelnetTCP25简单邮件传输协议（SMTP）TCP80超文本传输协议（HTTP）TCP110邮局协议3（POP3）TCP公认端口（0~1023）已注册端口（1024~49151）动态或私有端口（49152~65535）公认端口也称熟知端口号，分配给最重要的TCP/IP应用，如HTTP、SMTP/POP3等。传输层端口寻址-端口号类型《计算机网络基础》课程公认端口（0~1023）已注册端口（1024~49151）动态或私有端口（49152~65535）端口号应用程序协议1812RADIUS身份验证UDP1863MSNMessengerTCP2000思科信令连接控制协议（SCCP，用于VoIP语音）UDP这类端口号分配给非公认的应用程序。使用这类端口要按规定的手续登记，以防止重复。传输层端口寻址-端口号类型《计算机网络基础》课程公认端口（0~1023）已注册端口（1024~49151）动态或私有端口（49152~65535）端口号应用程序端口类型53DNS公认TCP/UDP端口161简单网络管理协议SNMP公认TCP/UDP端口531AOL即时通信，IRC公认TCP/UDP端口动态端口也称临时端口，动态分配给客户端应用。netstat命令《计算机网络基础》课程检验网络主机中开放并运行了哪些活动的TCP连接列出正在使用的协议、本地地址和端口号、外部地址和端口号以及连接的状态传输控制协议（TCP)《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyTCP的段结构《计算机网络基础》课程TCP虽然是面向字节流的，但TCP传送的数据单元却是报文段。一个TCP报文段分为首部和数据两部分，而TCP的全部功能都体现在它首部的各字段中。TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4n字节是根据需要而增加的选项(n是整数)。因此TCP首部的最小长度是20字节。TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据报的

数据部分IP首部《计算机网络基础》课程TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据报的

数据部分IP首部TCP首部20字节的固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FIN32位SYNRSTPSHACKURG位08162431填充发送在前TCP报文段的首部格式TCP的段结构TCP创建可靠会话《计算机网络基础》课程主机间采用TCP进行通信，连接和会话机制保障了TCP的可靠性。数据发送方向数据接受方法送请求。数据接收方回应对连接请求的确认段。数据发送方向对方发送确认段的确认。三次握手连接建立TCP连接终止《计算机网络基础》课程释放连接在数据传输结束后，通信双方都可以发出释放连接的请求。TCP协议采用“文雅”的方式释放连接，也就是说，TCP连接的释放是在两个方向上分别释放连接，每个方向上连接的释放只终止本方向的数据传输。四次握手当一个方向的连接释放后，TCP的连接就处于“半连接”或“半关闭”状态。当两个方向的连接都已释放后，TCP连接才完全释放TCP连接建立和终止-会话连接和终止的实例《计算机网络基础》课程SYN,SEQ=x客户进程服务器进程LISTEN（被动打开）(主动打开)SYN_SENTSYN_RCVDESTABLISHEDESTABLISHED(主动关闭)FIN_WAIT_1FIN_WAIT_2LAST_ACKTIME_WAITCLOSED（全双工数据传送阶段）SYN,ACK,SEQ=y,ACK=x+1ACK,SEQ=x+1,ACK=y+1FIN,SEQ=uACK,SEQ=v,ACK=u+1FIN,ACK,SEQ=v,ACK=u+1ACK,SEQ=u+1,ACK=v+1TIME_WAITCLOSE_ACKSYN_RCVDESTABLISHED数据传输TCP可靠性控制措施-面向连接的传输机制《计算机网络基础》课程TCP面向连接服务TCP数据段重组TCP创建可靠会话-超时重传机制《计算机网络基础》课程重传机制的核心是设立重传定时器，该定时器在发送方开始发送数据时启动，如果在定时器超时前收到确认数据段，定时器将被关闭，否则，就重传数据段。TCP数据段重传TCP可靠性控制措施-拥塞控制《计算机网络基础》课程拥塞控制是为了避免过多的数据同时经过网络中的某个节点，从而导致网络性能下降或网络崩溃。常见的拥塞控制策略包括慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复。当TCP的发送速率达到慢启动阈值时，它会进入拥塞避免阶段。在这个阶段，TCP会更加谨慎地增加发送速率，以避免网络拥塞。TCP拥塞控制TCP流量控制-滑动窗口《计算机网络基础》课程滑动窗口协议（SlidingWindowProtocol），属于TCP协议的一种应用，用于网络数据传输时的流量控制，以避免拥塞的发生。该协议允许发送方在停止并等待确认前发送多个数据分组。由于发送方不必每发一个分组就停下来等待确认。因此该协议可以加速数据的传输，提高网络吞吐量。滑动窗口流量控制用户数据包协议（UDP)《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyUDP的段结构《计算机网络基础》课程虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的优点。用户数据报UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有8个字节，由4个字段组成，每个字段都是2个字节。UDP的首部开销小，比TCP的20个字节的首部要短。IP数据报的数据部分IP首部数据UDP首部UDP报文段《计算机网络基础》课程数据首部IP数据报伪首部源端口目的端口长度检验和UDP长度源IP地址目的IP地址017字节44112122222发送在前数据首部UDP用户数据报UDP的段结构UDP数据报的首部格式UDP服务场景《计算机网络基础》课程简单网