计算机网络第8版课件-第5章-运输层.pptxVIP

第5章运输层本章将介绍运输层的作用和主要功能,包括端到端通信、差错控制和流量控制。将深入探讨两种主要的运输层协议：无连接的用户数据报协议(UDP)和面向连接的传输控制协议(TCP)。同时还将介绍实时应用的运输层协议以及传输层安全协议TLS/SSL。BabyBDRR

运输层的作用运输层是计算机网络中承担着关键作用的一个重要层次。它负责端到端的通信和数据传输,确保数据完整可靠地传递到目标主机。运输层还提供差错控制和流量控制等重要功能,保证网络数据在复杂的通信环境下稳定传输。

运输层的主要功能端到端通信运输层负责将上层应用程序的数据可靠地传送至目标主机,建立端到端的逻辑通信通道。差错控制运输层提供差错检测和修复机制,确保数据传输的完整性和正确性。流量控制运输层调节发送方和接收方之间的数据流速,防止接收方缓存溢出。

端到端的通信建立逻辑连接运输层负责在发送端和接收端之间建立稳定的逻辑通信连接,确保数据能够可靠地传递到目的地。端到端传输运输层提供端到端的数据传输服务,确保应用程序的数据完整无损地传递到目标主机。支持多种应用运输层协议能够适配不同类型的应用程序需求,为上层的网络应用提供通用的数据传输能力。

差错控制和流量控制1差错控制运输层通过差错检测和纠正机制,确保数据在传输过程中的完整性和正确性,防止传输错误。这包括使用校验和、序列号等技术来发现和修复错误。2流量控制运输层调节发送方与接收方之间的数据流速,防止接收方缓存溢出。通过滑动窗口、拥塞控制等机制来动态调整发送速率,确保网络资源得到有效利用。3端到端可靠性差错控制和流量控制是运输层实现端到端可靠传输的关键技术。通过这些机制,运输层能够提供稳定可靠的数据传输服务,满足上层应用的需求。

用户数据报协议(UDP)UDP是一种无连接的运输层协议,它提供了一种简单快速的数据传输机制。与面向连接的TCP相比,UDP在实现上更加轻量级,适用于对可靠性要求较低但时延敏感的应用场景。

UDP报文格式UDP报文采用很简单的格式,由4个字段组成:源端口号、目的端口号、长度和检验和。这些字段的长度分别为2字节、2字节、2字节和2字节,共8字节。与TCP相比,UDP报文没有序列号、确认号等字段,因此报文格式更加轻量。这种简单的报文结构使得UDP的处理效率更高,延迟较小,非常适用于实时性要求高的应用。

UDP的特点轻量简单UDP报文格式简单,没有复杂的连接建立和拆除过程,处理开销低,适合对时延敏感的实时应用。无连接通信UDP是无连接的协议,每个数据报都是独立的,不需要建立和维护连接状态,减少了网络开销。不可靠传输UDP没有提供差错控制和流量控制机制,数据可能会丢失或重复,因此适用于对可靠性要求不高的场景。广播和组播UDP支持广播和组播通信,可以实现一对多的高效数据传输,适用于多媒体流媒体等应用。

面向连接的传输协议-TCP与UDP相比,TCP是一种面向连接的可靠传输协议。TCP为上层应用程序提供了稳定、有序、无差错的数据传输服务,广泛应用于需要高可靠性的网络应用场景。

TCP报文格式TCP报文由标头和数据部分组成。标头包含源端口号、目的端口号、序列号、确认号等关键字段,用于实现可靠的端到端数据传输。报文格式设计合理,确保TCP能够提供有序、无差错的数据传递服务。

TCP连接的建立和释放1三次握手通过三次握手机制,TCP在客户端和服务端之间建立可靠的双向连接,确保数据传输的有序和无差错。2连接建立客户端发送SYN报文,服务端回复SYN-ACK报文,客户端再发送ACK报文,三次握手完成连接建立。3四次挥手当通信结束时,TCP使用四次挥手机制安全地释放连接,防止数据丢失和连接资源泄露。

TCP的可靠传输机制序列号和确认号TCP使用序列号标识每个数据段,接收端通过确认号反馈已收到的数据。这确保数据按顺序传输,并检测丢失或重复的数据段。重传机制如果发送端未收到确认,就会重传数据段。重传机制确保数据最终能够成功送达,弥补了网络的不可靠性。校验和机制每个TCP报文头都包含一个校验和字段,用于检测数据在传输过程中是否发生了错误。这让TCP能够提供无差错的数据传输服务。

滑动窗口流量控制概念介绍滑动窗口是TCP用于实现流量控制的一种机制。它限制了发送方在未收到确认前可以发送的最大数据量,防止接收方缓存溢出。窗口大小调整接收方会根据自身的缓存情况,动态调整可接收的最大数据量,并在ACK报文中告知发送方。发送方据此调整窗口大小,控制发送速率。流量平衡滑动窗口确保了发送方与接收方之间的流量平衡,避免了网络拥塞,提高了传输效率。这是TCP可靠传输的重要保障机制。性能优化合理设置滑动窗口大小是优化TCP性能的关键。过大会导致缓存浪费,过小会限制吞吐量。需要权衡缓存开销和传输速度。

拥塞控制的必要性网络中难免会出现拥塞情况,如果