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9 应用层服务与协议

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》课程简单网络管理协议（SNMP）域名系统(DNS)动态主机配置协议(DHCP)简单文件传输协议（TFTP）距离矢量动态路由协议(RIP)UDP客户端进程《计算机网络基础》课程DNS数据报格式工作过程PC在浏览器中输入网址后，请求服务器解析服务器所在地址。分析DNS服务器收到的DNS数据报，客户端自选随机源端口1025，目的端口使用DNS服务器的53公认端口。谢谢观看《计算机网络基础》课程单元9

应用层服务与协议《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元9应用层服务与协议-内容列表《计算机网络基础》课程9.1应用层基础9.2网络服务模式9.3应用层协议及服务9.4域名系统9.5万维网9.6HTTP协议9.7文件传输FTP9.8DHCP协议应用层基础《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology应用层位置《计算机网络基础》课程0102应用层通过传输层提供的服务，与远程主机上的对应应用程序进行通信。应用层位于网络体系结构的顶层，建立在传输层提供的可靠传输服务基础之上。对应关系应用层基本功能《计算机网络基础》课程应用层，提供了人们所有的应用程序与下层网络的接口，通过下层网络传递信息。在OSI和TCP/IP模型中，应用层相关软件实现了上层应用于底层数据的对接。当我们打开任何一个应用程序时，就启动了一个应用进程，载入设备内存。我们打开任务管理器，所有的应用程序都已进程的方式显示在里面。功能网络服务模式《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology常见网络服务模式《计算机网络基础》课程当人们利用笔记本电脑、手机登设备上网或者访问其他信息时，都是从别的服务器上下载资源，把资源读取到自己的内存中加以访问，这就是网络服务模式。

常见的网络服务模式有以下三种：客户机-服务器模型（Client/Server，C/S）对等网络服务模型（Peer-to-Peer，P2P）浏览器-服务器模型（Browser/Server，B/S）Internet服务端客户端客户端客户端Client-Server《计算机网络基础》课程传统的网络服务基本上都是基于客户机-服务器模型（Client/Server，C/S），例如，WWW，E-Mail、FTP、Telnet等。

请求信息的称为客户端，而响应请求的设备称为服务器，客户端与服务器的进程都位于应用层。

①请求响应（上传）②响应请求（下载）Peer-to-Peer《计算机网络基础》课程对等网络服务模型，又称为点对点网络模型，端系统主机既充当客户机，又充当服务器。两台计算机直接通过网络互连，它们共享资源可以不借用服务器。

目前，P2P应用相当广泛，常见的应用有Bitcomet（比特彗星）、eMule（电驴）、PPLive、迅雷、PPStream等。

客户端A客户端BBrowser-Server《计算机网络基础》课程浏览器-服务器模式（Browser/Server，B/S），是Web广泛应用的一种网络结构模式，Web浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户端A客户端B客户端C客户端D通过浏览器访问服务器和数据库应用层常见协议及服务《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology应用层常用协议及服务《计算机网络基础》课程FTP（文件传输协议）：用于在网络上进行文件传输，支持文件上传、下载、重命名等操作。DNS（域名系统）：用于将域名解析为对应的IP地址，实现网络资源的寻址和访问。POP3（邮局协议版本3）：用于从邮件服务器上下载邮件到本地计算机，支持邮件的离线阅读和管理。SMTP（简单邮件传输协议）：用于电子邮件的发送和接收，支持邮件服务器之间的邮件传输。HTTP（超文本传输协议）：用于Web浏览器与Web服务器之间的通信，支持网页浏览、文件下载等功能。应用层协议传输层协议端口号动态主机配置协议（DHCP）UDP67简单文件传输协议（TFTP）UDP69远程登录协议（Telnet）TCP23SMTP/POP3/IMAP协议《计算机网络基础》课程SMTP（SimpleMailTransferProtocol，简单邮件传输协议）是一种用于发送电子邮件的协议，在互联网上应用非常广泛。它基于TCP实现，使用客户/服务器模式进行通信。SMTP协议规定了邮件的发送方式和邮件的格式等。POP3（PostOfficeProtocolversion3，邮局协议第3版）是一种用于接收电子邮件的协议。它基于TCP实现，使用客户/服务器模式进行通信。POP3协议规定了邮件的下载方式和邮件的存储格式等。通过POP3协议，用户可以将邮件从服务器上下载到本地计算机上，并在本地计算机上阅读和管理邮件。IMAP（InternetMailAccessProtocol，互联网邮件访问协议）是一种更先进的电子邮件接收协议。它基于TCP实现，也使用客户/服务器模式进行通信。与POP3不同，IMAP协议支持在服务器上对邮件进行操作和管理，如标记、移动、删除等，而不需要将邮件下载到本地计算机上。这大大方便了用户对邮件的管理和操作。010203电子邮件服务与应用《计算机网络基础》课程用于发送和接收电子邮件的客户端软件，如Outlook、Foxmail等。电子邮件客户端电子邮件服务器SMTP协议POP3/IMAP协议提供电子邮件发送、接收和存储的服务端软件，如Exchange、IMAP等。用于电子邮件传输的标准协议，负责将邮件从发送方传输到接收方。用于从电子邮件服务器检索邮件的协议，支持离线邮件处理和邮件同步等功能。收件人邮箱名字@邮箱所在主机的域名电子邮件地址《计算机网络基础》课程电子邮件由信封（Envelope）和内容（Content）两部分组成，电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息来传送邮件，用户在从自己的邮箱中读取邮件时才能见到邮件的内容，在邮件的信封上，最重要的就是收信人的地址。TCP/IP体系的电子邮件系统规定电子邮件的地址格式如下：在该域名范围内唯一在全世界范围内唯一电子邮件的工作方式《计算机网络基础》课程用户代理用户代理

邮件服务器

邮件服务器SMTPSMTPPOP3(发送邮件)(发送邮件)(读取邮件)(TCP连接)(TCP连接)(TCP连接)邮件缓存

接收端邮件服务器用户代理SMTPSMTPPOP3

发送端邮件服务器用户代理用户邮箱接收方(发送邮件)（发送邮件）(读取邮件)因特网远程登录（Telnet）《计算机网络基础》课程

Telnet是一个简单的远程终端协议，能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过TCP连接返回到用户屏幕，这种服务是透明的。Telnet也使用客户服务器方式，在本地系统运行Telnet客户进程，指定远程计算机的名字，而远程主机则运行Telnet服务器进程。和FTP的情况相似，服务器中的主进程等待新的请求，并产生从属进程来处理每一个连接。Internet客户端登录密码：123456789黑客telnet传输明文密码被我看到了服务器域名系统（DNS）《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyDNS协议《计算机网络基础》课程定义DNS（DomainNameSystem，域名系统）是一种用于将域名解析为IP地址的分布式数据库系统，是互联网的基础设施之一。特点DNS协议基于UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）实现，采用层次化的命名结构和分布式的管理方式，具有高效、可靠、可扩展等特点。查询方式DNS协议支持递归查询和迭代查询两种方式，递归查询是指DNS服务器代替客户端进行查询，迭代查询是指DNS服务器只提供查询所需的下一步信息，由客户端自行查询。记录类型DNS协议支持多种记录类型，如A记录、CNAME记录、MX记录等，分别用于解析域名对应的IP地址、别名、邮件交换器等信息。因特网的域名结构《计算机网络基础》课程因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统DNS（DomainNameSystem），运行域名服务器程序的机器称为域名服务器。

任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。域名的结构由若干个分量组成，各分量之间用点隔开。顶级域名《计算机网络基础》课程顶级域名的划分采用了两种模式，即组织模式和地理模式。一共有15个域对应组织模式，地理模式的顶级域是按国家进行划分的。常见顶级域名如下表所示。顶级域名分配情况顶级域名分配情况.com公司企业.info适用于各种情况.net网络服务机构.museum用于博物馆.org非赢利性组织.name用于个人.edu教育机构（美国专用）.pro用于会计、律师和医师等自由职业者.gov政府机构（美国专用）.cn中国.mil军事机构（美国专用）.us美国.aero用于航空运输企业.uk英国.biz用于公司和企业.jp日本.coop用于合作团体域名服务器《计算机网络基础》课程域名服务器共有一下3种不同类型：

本地域名服务器（LocalNameServer）：本地域名服务器保存了本子域的域名与IP地址的对应关系。当主机需要域名解析时，首先把请求发送到本地域名服务器进行解析。

根域服务器（RootNameServer）：当一个本地域名服务器不能解析某个域名时，它就以DNS客户的身份向某个根域名服务器查询。如果根域名不能没有锁查询的域名信息，它一定知道被查询主机名字映射的授权域名服务器的IP地址。

授权域名服务器（AuthoritativeNameServer）：因特网上的每台主机都必须在授权域名服务器处登记。在Internet上，域名服务器解析域名是按域名层次执行的，每个域名服务器上不仅能够进行域名解析，还能够与其他域名服务器相连，当本服务器不能解析相关域名时，就会把申请发到上一个层级的域名服务器解析。本地域名服务器根域名服务器DNS工作过程《计算机网络基础》课程在因特网中，网络只能识别IP地址，不能识别域名。需要通过域名服务器（DNSServer）进行域名解析从而将域名转换成IP地址。Local_DNSRoot_DNSHTTPServerIP：DNS缓存读取缓存Internet兄弟，服务器的IP地址是啥1根兄对应的地址是啥3哥们，我也不知道，但是com兄弟可能知道，你去问他吧4com兄，你知道对应的IP地址是啥5我看一下，

对应的IP地址是6查询本地named.conf配置文件对应解析的IP对应的IP地址存放入缓存7我现在不知道，我帮你查一下2终于查到了对应的IP地址是8DNS递归查询客户端Com_DNSnslookup命令《计算机网络基础》课程

nslookup命令用于查询Internet网络域名信息命令，nslookup

发送域名查询包给指定的（或默认的）域名系统（DNS）服务器，根据使用系统的不同，如windows系统和linux系统返回的值就可能有所不同，默认值可能是使用的服务提供商的本地的DNS名字服务器，一些中间名字服务器，或者整个域名系统层次的根服务器系统。本地域名服务器地址是21百度服务器地址是6和命令格式：nslookup

域名直接查询实例：利用windows操作系统查询，如果没有指定域名，则查询默认DNS服务器。万维网（WWW）《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyWeb服务与应用《计算机网络基础》课程用于访问和浏览Web页面的客户端软件，如Chrome、Firefox等。提供Web页面访问和数据传输的服务端软件，如Apache、Nginx等。Web服务与应用之间通信的标准协议，用于传输超文本内容。基于Web技术开发的应用程序，如在线购物、网上银行等。Web浏览器Web服务器HTTP协议Web应用程序WWW的基本概念-超文本《计算机网络基础》课程超文本（Hypertext）：超文本是万维网的基础，一个超文本由多个信息源链接成，利用一个链接可使用户找到另一个文档，这些文档可以位于任何一个接在因特网上的超文本系统中。超文本的格式有很多，最常使用的是超文本标记语言（标准通用标记语言下的一个应用）及富文本格式。WWW的基本概念-超媒体《计算机网络基础》课程超媒体（Hypermedia）：是超文本系统的扩充，超媒体与超文本的区别是文档内容不同，超文本文档仅包含文本信息，而超媒体文档包含其他表示方式的信息，如图形、图像、声音、动画，甚至活动视频图像。

超媒体的关键特点在于其非线性网状结构，能够通过超链接在不同媒体之间建立丰富的连接，使用户能够根据兴趣和需求，自由地导航和探索信息。WWW的工作方式《计算机网络基础》课程万维网以客户机服务器方式工作，浏览器就是在用户计算机上的万维网客户程序，万维网的文档所驻留的计算机运行服务器程序，因此这个计算机也称为万维网服务器。客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户索要的万维网文档。在一个客户程序主窗口上显示出的万维网文档称为页面（Page）。WWW工作时的关键问题《计算机网络基础》课程

万维网在工作时的几个关键问题是：①使用统一资源定位符URL（UniformResourceLocator）来标志万维网上的各种文档，使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符URL。

②在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议是超文本传送协议HTTP（HyperTextTransferProtocol），HTTP是一个应用层协议，使用TCP进行可靠传送，它是万维网上能够可靠地交换文件的基础。

③使用超文本标记语言HTML（HyperTextMarkupLanguage）设计页面。URL的一般形式<URL的访问方式>://<主机>:<端口>/<路径>例1http:///index.htm例2ftp://04:8080/login.aspxHTTP协议《计算机网络基础》课程定义HTTP（HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议）是一种用于传输超文本（如HTML）的协议，在互联网上应用非常广泛，构成了WWW（WorldWideWeb，万维网）的基础。HTTP协议支持多种请求方法，如GET、POST、PUT、DELETE等，用于获取、提交、更新或删除资源。HTTP报文分请求报文、响应报文两种格式。HTTP请求报文（RequestMessage）指从Web客户端向Web服务器方向发送的HTTP报文。HTTP响应报文（ResponseMessage）则相反，是从服务器发送至客户端的HTTP报文。服务器客户端HTTP协议请求响应HTTP报文格式-HTTP工作过程《计算机网络基础》课程浏览器发起GET请求，且请求资源是

下所有资源。服务器回送一条HTTP响应报文。这条报文响应中包含了HTTP的版本（HTTP/1.0）、一个成功状态码（200）、一个描述性的原因短语（OK）、以及一块响应首部字段。最后包含着请求文档的响应主体。如最后一行所示响应的是HTML页面。《<文件传输协议（FTP）《计算机网络基础》课程定义FTP（FileTransferProtocol，文件传输协议）是用于在网络上进行文件传输的标准协议，使用客户/服务器模式。传输模式FTP协议支持两种传输模式，ASCII模式和二进制模式，分别用于传输文本文件和二进制文件。特点FTP协议基于TCP实现，支持断点续传、文件夹操作等功能，但明文传输存在安全风险。匿名FTPFTP协议支持匿名访问，用户可以使用anonymous作为用户名，自己的电子邮件地址作为密码登录FTP服务器。FTP的工作方式《计算机网络基础》课程FTP使用客户服务器方式，一个FTP服务器可同时为多个客户进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成，一个主进程，复制接收新的请求；另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。

主进程主要负责打开端口21，使客户进程能够与服务器建立连接，等待客户进程发出连接请求。当客户进程向服务器进程发出连接请求时，就需要找到端口号21，同时还要钙素服务器进程自己的另一个端口号，用于建立数据传输连接，然后服务器进程利用端口号20于客户进程所提供的端口号建立数据传输连接。DHCP协议《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyDHCP概述《计算机网络基础》课程动态主机配置协议DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）提供了即插即用（Plug-And-PlayNetworking）的机制，允许一台计算机加入新的网