第09章TCP协议.ppt

第九章 TCP协议 协议概述 报文段格式 差错控制 流控和拥塞控制 TCP连接管理 TCP软件设计 引言 高层应用的需求 传输大量的数据，要求可靠的通信服务 自身的可靠性机制弱 底层网络和IP网络是不可靠、无连接投递 TCP 提供通用的、可靠的通信服务 提供统一的数据流投递服务接口 两种通信方式 报文流 Datagram stream 投递单位：报文 可靠性：报文按序接收 连续报文流，报文边界 接收的报文：大小和顺序严格与发送方相同 发送：报文，前后报文不能合并 接收：报文 数据流 Data stream 投递单位：byte 可靠性：byte按序接收 连续字节流、无边界 接收的字节：顺序严格与发送方发送顺序相同 发送：数据块或逐字节，前后可合并 接收：数据块或逐字节 9.1 协议概述 Transmission Control Protocol，TCP RFC 793，传输控制协议 可靠投递服务特点 面向数据流的传输 无结构字节流：没有边界，内容任意 虚电路连接 尽管IP网络是无连接的，但在TCP的端点上，却可看作是面向连接的通信 —— 端到端连接 可靠投递服务特点（续） 有缓冲的传送 —— 提高传输效率 应用进程：使用自己认为适宜的任何大小的数据片（最小1字节） TCP协议软件：根据网络情况选择适当的收发缓冲区（合并/分割） Push：强制滞留数据的发送 全双工服务 TCP可靠性保证 采用面向连接的通信方式 滑动窗口协议，以提高通信性能 捎带确认方式 未使用显示确认，减少报文种类 TCP只有一种报文格式，完成 建立、拆除连接 数据传输 确认、流控、窗口滑动 TCP端口、端点、连接 端口、端点概念与方式与UDP完全一样 连接：TCP上通信双方抽象的虚电路连接 9.2 报文段格式 9.2.1 控制字段 报文类型、流控、连接建立和拆除 9.2.2 数据流、报文段、序号 序号 依据数据流中的字节序号（流序号） 报文序号为报文段中第一个字节的流序号 如：流序号＝X，长度＝L的报文段 则：报文的序号为X，下一报文序号为X＋L 特点 报文的顺序关系 数据流的位置，更便于流的复原 需较大的序号空间（32bit，4Gbyte） 序号不连续，n1n2n3… 9.2.3 紧急指针与带外数据 带外数据（out-of-band data，urgent data） 位于数据字段的开始，例如：ctrl-c 不在数据流中排队，直接递交上层 提供快速传递数据的功能 紧急指针 指向带外数据的最后一个字节 9.2.4 选项 最大报文段长度（MSS，RFC 879） MSS影响网络传输性能 太小：降低网络利用率（报文开销） 太大：降低网络性能（分片降低成功传输概率） 最佳MSS 理论：尽可能长而不分片 实际：不存在 通常：发送端按发送接口的MTU来确定MSS 通信双方用MSS选项进行MSS值的协商 接收方不能处理较长的报文时（如资源有限等） 窗口比例因子 针对高吞吐量和高时延传输介质上的数据传输，增大窗口大小 新窗口大小 = 首部中定义的窗口大小 * 2 比例因子 比例因子的最大值是16 最大窗口大小 = 216 * 216 = 232 窗口大小可在数据传输阶段改变，窗口比例因子只能在连接建立阶段确定 时间戳 用来测量往返时间，动态定义超时时间 9.3 差错控制 TCP的可靠性 按序 无差错 不丢失、不重复 差错控制 检测：校验和、确认、超时 纠正：重传 TCP的确认机制 确认机制 —— 带重传的肯定确认，Positive acknowledgement with retransmission 接收方收到正确的数据后，向源站回送ACK报文 发送方重传错误数据（受损报文、丢失报文） 累计确认 ACK number是接收方希望接收的下一个字节 对ACK number以前的所有字节的确认 超时重传机制 发送方发送数据时启动一个定时器 定时期间，发送方收到确认后，再发送后续数据 定时期满，发送方重传未确认数据 未确认数据 受损或丢失的数据 确认丢失的数据 受损报文的超时重传 丢失报文的超时重传 丢失确认 问题：重复报文段 原因 重传定时器 报文往返时间（Round Trip Time） 解决 接收方根据报文段的序号，丢弃重复报文段 重传定时器 = RTT ? 自适应超时重传算法 不同的连接传输路径“远近”差异，时延随网络流量变化的差异 —— 固定超时时限只能使TCP性能更糟 超时重传报文时，后续的重传报文“再多等一会儿”，这当中也许就收到了确认（考虑时延的不确定性） 关键：精确估计当前的RTT 问题：失序报文段 原因 封装TCP报文段的IP数据报的独立选路，不按序到达 解决 接收方对失序报文段不确认，直到收到所有它以前的报文段为止 若确认晚到，发送方重发失