传输层教学课件

传输层

Makerdiwei

间通信

传输层提供端到端进程间的通信

/-----------------------\应用层

传输层包括：

运输层

＞传输控制协议(TCP)

＞用户数据报协议网络层

(UDP)数据链路层

\/物理层

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运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信

端口

♦--------------------------------------------------------------------\

由于在一台计算机中同时存在多个进程，

要进行进程间的通信，首先要解决进程的标识问题。

._____________________________________________/

TCP和UDP采用协议端口来标识

某一主机上的通信进程。

\______________________________/

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端口

每个端口拥有一个端口号。

7------------------------------->

主机可以用IP地址进行标识，IP地址是全局惟一的，

再给主机上的进程赋予一个本地惟一的标识符

一端口号，二者加起来，便形成了进程的

全局惟一标识符O

端口号是16比特的标识符，

因此，端口号的取值范围是

从0到65535。

\__________________/

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运输层协议和网络层协议的主要区别

应用进程应用进程

IP协议的作用范围

（提供主机之间的逻辑通信）

TCP和UDP协议的作用范围

v-----------（提供进程之间的逻辑通信）--------“

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端口的作用

端口的作用就是让应用层的各种应用进程都

能将其数据通过端口向下交付给运输层,以及让

运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端

旦交付给应用层相应的进程。

＞从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的

进程。

＞端口号只具有本地意义,即端口号只是为了

标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中丕

同计算机的相同端口号是没有联系的。

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端口在进程之间的通信中所起的作用

,发送、Y万—4—、接收方

应用进程应用进程

二4二4二口二»二4"E1S二4二4zzNzzN二N

TCP报文段用户数据报

网

络

层

IP数据报

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两类端口

一类是熟知端口,其数值一般为07023。

当一种新的应用程序出现时，必须为它指派

一个熟知端口。

另一类则是一般端口，用来随时分配给请求

通信的客户进程。

熟知地址的含义：协议是双方约定的协议，

主机IP地址是固定且公开的，端口号是大家所熟知的。

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标识

同一个端口在TCP和UDP中可能对应于

不同类型的应用进程，也可能对应于相

同类型的应用进程。为了区别TCP和

UDP的进程，除了给出主机IP地址和端

口号之外，还要指明协议。

因特网中要全局惟一'地标识'一个进程必

须采用一个三元组：

（协议，主机地址，端口号）

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网络通信是两个进程之间的通信，两个通信

的进程构成一个关联。这个关联应该包含两个三

元组，由于通信双方采用的协议必须是相同的，

可以用一个五元组来描述两个进程的关联：

（协议.本地主机地址。本地端口号，远地主机地址，远地端口号）

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因特网进程间通信的模式：客户/服务器模型

客户/服务器模型相互作用的过程是:

客户向服务器发出服务请求，

服务器完成客户所要求的操作，然后给出响应。

服务器一般先于客户端启动，

为了让客户能够找到服务器，

服务器必须使用一个客户熟知的地址，

y户可以根据此地址向服务器提出服务请求。J

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客户进程一般采用临时端口号，而不采用熟知的端

口号。临时端口是使用时向操作系统申请，由操作

系统分配，使用完后再交由操作系统管理的端口。

TCP/IP结合了两种端口分配方式，既保证了灵活性,

又方便了建立通信进程间的联系

主机A临时端口TelnetTelnet主机B

服务器熟知端口

客冬户r-1

\□

|-|531006688|1---------；||-|H23

UDPTCP

IP地址：192.168.1.2IP地址：192.168.6.4

字节流

图8-1进程标识与流传输吃

zin/iMUiMTtvrMWKm/iijunxvOKSITY

UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点

的功能,即端口的功能和差错检测的功能。

不提供流量控制,也不对UDP数据报进行确认。

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。

发送数据之前不需要建立连接

UDP的主机不需要维持复杂的连接状态表。

UDP用户数据报只有8个字节的首部开销。

网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。

这对某些实时应用是很重要的。

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UDP用户数据报的首部格式

在计算检验和时，临时把“伪首部”和UDP用户数据报连接在一起。

伪首部仅仅是为了计算检验和。

字节44112

源IP地址目的IP地址017总长度

字节122222

「曲赢―一|源端口|目的端口|总长度检睑和

UDP用户数据报首部数据（16比特的整数倍）

发送在前

首部数据

IP数据报

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总长度字段

>UDP总长度字段为16比特,以字节为单位

指示整个报文长度，最小值是8,不包括

伪首部在内。

>16比特的UDP总长度字段可以标识65535

字节，但由于IP数据报总长度65535的限制

及IP数据报首部占用20字节，实际UDP最

大长度为65515字节，UDP最大数据长度

为65507字节。(65506)

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计算UDP检验和的例子

1001100100010011T153.19

153.19.8.1040000100001101000一8.104

12字节

1010101100000011->171.3

伪首部171.3.14.11

全017150000111000001011一14.11

8字节1087130000000000010001一0和17

UDP首部15全00000000000001111T15

0000010000111111->1087

7字节数据数据数据数据

0000000000001101一13

数据数据数据金0

0000000000001111一15

0000000000000000一0（检验和）

_______________________^填充数

0101010001000101T

伪首部不是UDP数据报的数

0101001101010100T数

有效成分，只是验证UDP

一

数据报是否传送正确。0100100101001110

0100011100000000一数据和0（填充）

按二进制反码运算求和1001011011101011一求和得出的结果

将得出的结果求反码0110100100010100—＞检验和

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"、2.LU

友送炳接收端

发送TCP报文段

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传输层可靠通信的原理

主机A主机B

发送完一个报文后要留一个副本

超时重传时间怎么设定?

产g日厢四名睨

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确认报文丢失

主机A主机B

32bit

比特

白勺立山

□

源端目□

而

序号

2

O

字节

确认号固定

CP

T首C部首立

口

PS

U

R

A

数据F

Y

窗□

S

R

S

C

偏移保留I

N

T

K

H

G

N

检验和紧急指针

选项（长度可变）填充

源端口和目的端口字段——各占2字节。端口是运输

层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都

要通过端口才能实现。

比4寺Od64

4i—

24

」

端

山

白

勺

源

立

□目□A

而

序

号2

o

字

确

认

号

固-++-

CP首

TC部

首TI

立

口

数

据UAPRS

窗

保

留RCSSY□

偏

移GKHTN

检验和紧急指针

选项（长度可变）填充

序号字段——占4字节。TCP连接中传送的数据流

中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指

的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

报文段的数据的第一个字节的序号。

数据偏移——占4bit,它指出TCP报文段的数据起始

处距离TCP报文段的起始处有多远。“数据偏移”的

单位不是字节而是32bit字（4字节为计算单位）。

比特o8162431

源端口目的端口

序号2O

字

节

定

固

确认号立

CP首

TC部

首

口

数据11uAPRSF

著工1保留|RcSSY1窗口

偏移1|GKHTNN

检验和紧急指针

选项（长度可变）填充

保留字段一一占6bit,保留为今后使用，但目前

应置为Oo

针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据,

应尽快传送（相当于高优先级的数据）。

段才有效。当ACK=0时，确认号无效。

推送比特PSH(PuSH)——接收TCP收到推送比特

置1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不

再等到整个缓存都填满了后再向上交付。

复位比特RST(ReSeT)——当RST=1时，表明TCP

连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因)，

必须释放连接，然后再重新建立运输连接。

比特o8162431

2O

字

节

定

固

立

CP首

TC部

首

口

同步比特SYN——同步比特SYN置为1,就表示

这是一个连接请求或连接接受报文。

比特o8162431

2O

字

节

定

固

立

CP首

TC部

首

口

终止比特FIN(FINal)——用来释放一个连接。当

FIN=1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完

毕，并要求释放运输连接。

特

比oX64

-—

24

」

A

源端口目的端口

序号2O

字

节

固

Tp定

确认号

首

部

首cpB

tg

.数据UAPS

保留RCSY窗口

偏移GKHN11

检验和紧急指针

”

选项（长度可变）填充

检验和----占2字节。检验和字段检验的范围包括

首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在TCP

报文段的前面加上12字节的伪首部。

紧急指针字段——占16bito紧急指针指出在本报

文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。

MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。

数据字段加上TCP首部

才等于整个的TCP报文段。

选项(长度可变)I填充

选项字段——长度可变。TCP只规定了一种选项，

即最大报文段长度MSS(MaximumSegmentSize)。

MSS告诉对方TCP：“我的缓存所能接收的报文段

的数据字段的最大长度是MSS个字节。”

牛

比寺Od634

i2I4—

J.LJJJ.LU

源“而□目的乂而□

序2O

字

节

固

确认号定

首

CP部

TC部

首

数据UAPS

保田RCSY窗□

偏移GKHN

检验和紧急指针f

选

填

充

项

填充字段这是为了使整个首部长度是4字节的

整数倍。

j

机A主机B3、日七,

SEQ=1jTCP协议是面向字节的。TCP

ACK=1011将所要传送的报文看成是将节组成

・qFn_w1的数据流，并使每一个字中对应于

——SEQ'1Q1-------H一个序号。

/CK二201---------------------；在连接建立时，双方要商定初

_：始序号。TCP每次发送的报文段的

OtZkx-Z9UniI

1南部中的序号字段数值表