第4章 TCPIP协议簇3.pptVIP

4.3 传输层协议及应用 Internet中的传输层充当“收发室”的角色； Internet中的网络层充当“邮递业务”的角色； 网络层为传输层提供通信服务。 传输层协议服务 TCP 服务 面向连接：在客户端和服务器进程之间需要建立连接 可靠传输：在发送和接受进程之间 流量控制：发送数据的速度决超过接收的速度 拥塞控制：当网络超负荷时，束紧发送端口，减缓发送速度 不提供：实时性、最小带宽承诺 UDP服务 在客户端和服务器进程之间实现“不可靠的”数据传输 不提供连接建立、可靠性保证、流量控制、拥塞控制、实时性、最小带宽承诺 1、传输控制协议TCP IP提供了将分组从源地址传送到目的地址的方法，但IP是一种不可靠服务，它没有解决诸如数据报丢失或误投递的问题；TCP是一种可靠传输服务，解决了IP没有解决的问题，二者的结合，提供了一种在Internet上可靠数据传输的方法。 RFC: 793, 1122, 1323, 2018, 2581 TCP协议的主要功能如下： 全双工数据传输：在同一连接上双向传输 流量控制：发送方的发送速度不得超过接收方的处理速度 流水式控制：TCP的拥塞和流量控制，设置窗口大小 可靠、按序的字节流：无“报文边界”，无结构但有顺序 面向连接：在交换数据前初始化收发双方的状态，“三次握手”过程 发送 接收缓存 （1）TCP 段格式 （2）TCP连接建立和拆除传输之前源主机与目标主机有三次握手建立连接。 （3）TCP：可靠数据传输 TCP 接收方ACK 规则 TCP: 重传场景 可靠数据传输原理 不可靠传输通道的特性将决定可靠数据传输协议(rdt)的复杂性。 可靠数据传输：开始起步 可靠数据传输: 开始起步 逐步发展收发双方的可靠数据传输协议 (rdt) 仅考虑单向的数据传输 但控制信息将双向流动! 使用有限状态机 (FSM) 来定义发送方，接收方 Rdt1.0：在可靠信道上进行可靠的数据传输 所依赖的信道非常可靠 不可能有位错 不会丢失数据 分别为发送方和接收方建立 FSMs 发送方将数据送入所依赖的信道 接收方从所依赖的信道读出数据 Rdt2.0：在可能发送出错的信道上传输 问题：如何从错误中恢复 正向确认 (ACKs)：由接收方发送报文向发送方进行确认 负向确认 (NAKs)：由接收方发送报文向发送方进行否认，说明分组有错 发送方在收到NAK后进行分组重传 rdt2.0的新机制 (在 rdt1.0基础之上) 错误检测 接收方的反馈：控制信息 (ACK，NAK) Rdt2.0：有限状态机定义 Rdt2.0：运行过程 (未发现错误) Rdt2.0：运行过程 (出错情况) Rdt2.0 有一个致命的缺点! Rdt2.1：发送方，管理丢失的 ACK/NAK Rdt2.1：接收方，管理丢失的 ACK/NAK （4）流水线协议 两种常用的流水线协议：回退N重传 (go-Back-N)，选择重传（Select Retransmit） 回退N重传(GBN：Go-Back-N) 发送方： 在分组首部设置k位 seq# 使用尺寸为N的“滑动窗口”，允许连续的多个分组不被应答。 选择重传（Select Retransmit） 发送方仅对未收到应答的分组进行重发 发送方对每个unACKed分组设置计时器 发送方的窗口 N 个连续的 seq #’s 同样对已发送的seq #’s，unACKed分组进行限制 接收方逐个对所有正确收到的分组进行应答 对接收到的（失序）分组进行缓存，以便最后对上层进行有序递交 发送方、接收方的窗口 2、用户数据报协议UDP “最简约的” Internet传输协议[RFC 768] “尽力而为的” 服务，UDP数据段可以 丢失 应用数据不按序到达 无连接 在UDP收发双方之间，无需握手信号 每个UDP数据段的操作都互相独立 无拥塞控制：UDP可按需要随时发送 段首较短 暂存缓冲区 优点：避免重传已正确传送的帧，提高了信道利用率。 缺点：在接收端需要占用一定容量的缓存，控制较复杂。 * source port # dest port # 32 bits 应用数据 (可变长度) sequence number acknowledgement number rcvr window size ptr urgent data checksum F S R P A U head len not used Options URG: urgent data （一般不用） ACK: ACK # 1：valid，0：invalid PSH: push data now (一般不用) RST: TCP Con. Reset SYN: If SYN=1ACK=0 Then setup