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5 运输层 主要内容 概述 用户数据报协议UDP TCP协议首部 TCP：端对端流量控制 TCP：网络拥塞控制 TCP：重传机制 TCP：连接管理 概述 运输层协议概述 从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层 运输层和网络层协议的主要区别 运输层的主要功能 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信） 差错控制，两种不同的运输协议 可靠的面向连接的字节流服务TCP 不可靠的无连接的数据报服务UDP 运输层提供的可靠和不可靠逻辑信道 TCP 与 UDP UDP 不需要先建立连接 对方收到报文后，不需要确认 虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP是一种最有效的工作方式 TCP 提供面向连接的服务 不提供广播或多播服务 增加了许多的开销,占用处理机资源 协议数据单元的首部增大 端口在进程之间的通信中所起的作用 端口 一个 16 bit 端口号 端口号只具有本地意义 端口号用于标志本计算机应用层中的各进程 众所周知(Well-known)的端口 其数值一般为 0~1023，一般由众所周知的服务使用 当一种新的应用出现时，为它指派一个熟知端口 一般端口 随时分配给请求通信的进程 用户数据报协议UDP UDP 用户数据报首部格式 TCP协议 传输控制协议TCP 窗口字段 —— 占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。 TCP头部的序号和确认号 TCP将数据看成是字节流，每一个字节对应于一个序号 在连接建立时，双方要商定初始序号 TCP首部中的序号表示该报文段中的数据部分的第一个字节的序号 TCP确认号是“期望下次收到的数据中的第一个数据字节的序号”(已收到的数据的最高序号加 1) TCP：端对端流量控制 TCP的流量控制：滑动窗口 采用可变的滑动窗口进行流量控制。窗口大小的单位是字节 报文段首部的窗口字段是当前给对方设置的发送窗口数值的上限 发送窗口在连接建立时由双方商定。但在通信的过程中，接收端可根据自己的资源情况，随时动态地调整对方的发送窗口上限值(可增大或减小) 发送端要发送 900 字节长的数据，划分为 9 个 100 字节长的报文段，而发送窗口确定为 500 字节 发送端只要收到了对方的确认，发送窗口就可前移 发送 TCP 要维护一个指针。每发送一个报文段，指针就向前移动一个报文段的距离 发送端已发送了 400 字节的数据，但只收到对前 200 字节数据的确认，同时窗口大小不变 现在发送端还可发送 300 字节 利用可变窗口大小进行流量控制双方确定的窗口值是 400 TCP：网络拥塞控制 拥塞控制 发送端既要考虑接收端的接收能力，又要从全局考虑不要使网络发生拥塞。 措施：TCP 连接两个状态变量 接收端窗口 rwnd (receiver window) 又称为通知窗口(advertised window)。 拥塞窗口 cwnd (congestion window)。 发送窗口 接收端窗口rwnd 接收端接收缓存所许诺的必威体育精装版的窗口值(来自于对方发来的TCP报文端首部) 拥塞窗口cwnd 发送端根据自己估计的网络拥塞程度而设置的窗口值 发送窗口的上限 接收端窗口 rwnd 和拥塞窗口 cwnd 中较小者 发送窗口的上限值 ? Min(rwnd, cwnd) 额外用拥塞窗口限制发送的目的：防止大量数据一下涌入网络 慢启动算法 初期将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段 MSS 每收到一个报文段确认，将拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值。 这样逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理 慢开始和拥塞避免算法的实现举例 TCP的重传机制 重传机制是TCP最重要和最复杂的问题之一 TCP 每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。只要计时器设置的重传时间到但还没有收到确认，就要重传这一报文段 TCP的重传机制 每发送一个报文段,设置一次计时器。计时器超时未收到ACK，就要重传 问题：TCP 的下层是一个互连网环境，IP 数据报所选择的路由以及网络拥塞情况变化很大，运输层的往返时延的方差也很大  往返时延的自适应算法 报文段发出的时间及收到确认报文的时间差就是报文段的往返时延(Round trip time) 平均往返时延 RTT=??(旧的RTT)?(1??)?(新的往返时延样本) 0 ? ? ? 1，典型的 ? 值为 7/8 超时时间 timeout ? ?