TCPIP网络原理与技术-陈庆章-第八讲 传输层协议.pptVIP

第八讲 传输层协议 引言 传输层位于应用层和网络层中间，它把网络的底层对高层屏蔽起来，向应用层提供统一的数据通信服务接口，并为网络传输提供了错误检查、流量控制等功能。 提供近程间的通信 UDP协议与TCP协议是TCP/IP协议传输层上的两个主要协议 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）是面向无连接的，传输控制协议TCP（Transport Control Protocol）是面向连接的。 UDP协议提供高效率的服务，用于一次传输交换少量数据报的情形。TCP提供高可靠性服务，用于一次传输大量数据报的情形。 UDP协议几乎直接建立在IP协议之上，比较简单。当通信子网相对可靠的时候，UDP的用处是相当大的。 TCP协议为了包容通信子网中的各种不可靠因素，相对来说比较复杂。 传输层 传输层是计算机网络（包括Internet）体系结构中至关重要的一层。 传输层的作用是向信源机与信宿机提供端到端数据传输，而传输层以下各层只提供相邻机器的点到点传输。 从“点到点”到“端到端”是一次质的飞跃，传输层为此要引入许多新的概念和机制，传输层协议也要为此做许多工作。 传输层要解决的问题 端到端的传输层与点到点的数据链路层有许多相似之处。二者都要解决差错控制、流量控制、数据排序（链路层是帧排序，传输层是报文排序）和连接管理等问题，但问题的复杂度不一样。 传输层问题的复杂度来源于子网的潜在存储能力，不像点到点连接中，数据要么传到，要么丢失；端到端连接中，数据要经过若干的点到点连接，不知会在什么地方被存储起来，延迟一段时间，不知什么时候能到达目的地。假如一定时间内未到达，不知道是丢失了，还是被延迟了，不知道它是否会突然冒出来。 传输层要解决的问题一：端到端差错控制 虽然在各条链路上的差错控制能消除大部分差错，但并不可能消除所有的差错，总是有某种类型的差错不可能被低层所发现。比如： 数据通信系统可能丢失或改变分组中的一些比特或者将分组传送多次。 两端主机中的任一台在执行了一个未知量（也许是全部）的事务处理后，可能使某个事务崩溃。 传输层协议的重点是要防止低层网络在复位、清除、重启动之后不使数据丢失。 传输层要解决的问题二：连接端点的标识问题 一个网络上全局唯一的传输用户如何标识呢？当然，首先必须标识传输用户所在主机，其次必须标识该主机上的传输用户本身。主机可以用主机网络地址标识（如用IP地址标识），这个标识符是全局唯一的。假如再给主机上的传输用户赋予一个本地唯一的标识符，二者加起来，传输用户便获得了全局唯一的标识符。 这个本地唯一的传输用户标识符描述的就是传输层服务访问点（TSAP，Transport Service Access Point）。TSAP是传输用户访问传输服务的入口处，相当于硬件技术中的端口，它有一个本地唯一的代号。 TCP/IP把TSAP叫作端口（port），一个端口拥有一个本地唯一的端口号，TCP/IP端口作为一种逻辑结构，可以随机分配，但有一部分保留下来作为系统专用。 端口机制 传输层协议采用抽象的目的端点――端口来标识不同的进程。 端口的特点： 每个端口都有一个端口号 端口号是对进程的标识 端口号是一个16bit的数字 总共有65536个端口号 IP地址+端口号=套接字（socket） 端口的分配 全局分配，又称统一分配 由权威机构分给每个应用程序端口号，所有的应用软件都遵守这些分配，如由ICANN分配的数值为0～1023的端口给一些常用的应用程序，这些端口称为保留端口 本地分配，又称动态绑定 进程需要访问传输服务时，向本地操作系统提出动态申请，操作系统返回一个本地唯一的端口号，进程再通过合适的系统调用将自己和相应端口号联系起来（即绑定）。 传输层要解决的问题三：端到端传输连接管理 连接管理包括连接的建立、使用和释放。 传输层连接管理的基本方法是基于“握手”规程（handshaking）和基于定时器两种方法的组合。 传输层最典型的建立传输连接的机制就是三次握手（three-way handshaking）。 三次握手方法 三次握手方法首先要求对本次连接的所有报文进行编号，常用的方法是取当前时钟的最低n位作为初始序号。由于序号域具有足够的长度，可以绝对保证序号循环一周回来时，使用同一序号的旧报文早已传输完毕。这样，网络中不会出现关于同一连接、同一序号的两个不同报文。 三次握手解决的问题是：假设A机向B机发出连接请求，但请求报文丢失，而一个延迟的重复的旧请求报文到达B。如果B接受此请求，连接就会错误地建立起来。 三次握手过程 在三次握手法的第一次中，A机向B机发出连接请求（简称CR），其中包含A机端的初始报文序号（比如 X）。第二次，B机收到CR后，发回连接确认