第9章传送服务与端-端通信.ppt

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1、第第9 9章章 传送服务与端传送服务与端-端通信端通信 本章主要内容本章主要内容91OSIRM中的传送层中的传送层92端端端服务与进程间通信端服务与进程间通信93传送层实例传送层实例94网络服务质量体系网络服务质量体系2计算机通信与网络教程（第二版）91OSI/RM中的传送层中的传送层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。运输层只存在于通信子网以外的主机中，在通信子网中没有运输层，如图9-1所示。3计算机通信与网络教程（第二版）图图9-14计算机通信与网络教程（第二版）图图9-25计算机通信与网络教程（第二版）运输

2、层为应用进程之间提供逻辑通信运输层为应用进程之间提供逻辑通信，但网络层是但网络层是为主机之间提供逻辑通信为主机之间提供逻辑通信，如图9-3所示。6计算机通信与网络教程（第二版）图图9-37计算机通信与网络教程（第二版）OSI使用了简洁的抽象方法将运输层与其上下层之间的关系归纳如图9-4所示。8计算机通信与网络教程（第二版）图图9-49计算机通信与网络教程（第二版）图图9-5传送服务逻辑结构图传送服务逻辑结构图 10计算机通信与网络教程（第二版）运输层向高层用户屏蔽了下面通信子网运输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节的细节，它使应用进程看见的就是好像在两个运输它使应用进程看见的就是好像在两个运

3、输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道，但这条逻辑通信信道对上层的表现却因运输层使用的不同协议而有很大的差别。当运输层采用面向连接的当运输层采用面向连接的TCPTCP协议时，尽协议时，尽管下面的网络是不可靠的管下面的网络是不可靠的(即只提供尽最大努力服务)，但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠一条全双工的可靠信道信道。但当运输层采用无连接的无连接的UDPUDP协议协议时，这种逻辑通信信道则是一条不可靠信道不可靠信道。在图9-5中将可靠信道画成一个管道，这意味着报文在这样的“管道”中运输时，可以做到无差错、按序(接收的顺序和发送的顺序一样)、无丢失和无重

4、复。11计算机通信与网络教程（第二版）图图9-612计算机通信与网络教程（第二版）9.2TCP/IP体系中的运输层9.2.1运输层中的两个协议TCP/IP的运输层有两个不同的协议，如图9-6所示，它们都是因特网的正式标准，即：（1）用户数据报协议用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)（2）传输控制协议传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)13计算机通信与网络教程（第二版）图图9-714计算机通信与网络教程（第二版）9.2.2端口的概念UDP和TCP都使用了与应用层接口处的端端口口(port)与上层的应用进程进行通信。图9-7说明了

5、端口在进程之间的通信中所起的作用。15计算机通信与网络教程（第二版）端口基础常识公认端口（WellKnownPorts）：从0到1023，它们紧密绑定于一些服务。通常这些端口的通讯明确表明了某种服务的协议。例如：80端口实际上总是HTTP通讯。注册端口（RegisteredPorts）：从1024到49151。它们松散地绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口，这些端口同样用于许多其它目的。例如：许多系统处理动态端口从1024左右开始。动态和/或私有端口（Dynamicand/orPrivatePorts）：从49152到65535。理论上，不应为服务分配这些端口。实际上，机器通常从1

6、024起分配动态端口。但也有例外：SUN的RPC端口从32768开始16计算机通信与网络教程（第二版）一些常用的应用层程序固定使用的一些常用的应用层程序固定使用的熟知端口熟知端口熟知端口熟知端口(well-known port)，其数值一般为其数值一般为01023，如：，如：FTP用用20、21 FTP服务器所开放的端口，用于上传、服务器所开放的端口，用于上传、下载下载 TELNET用用23远程登录远程登录 SMTP用用25发送邮件发送邮件 DNS用用53服务器所开放的端口服务器所开放的端口 HTTP用用80用于网页浏览用于网页浏览 SNMP用用161允许远程管理设备允许远程管理设备SNMPT

7、rap162设置设置（SNMP陷阱）陷阱）17计算机通信与网络教程（第二版）若没有端口没有端口，运输层就无法知道数据运输层就无法知道数据应当交付给应用层的哪一个进程应当交付给应用层的哪一个进程。端口是用来标识应用层的进程。当一种新的应用程序出现时，必须为它指派当一种新的应用程序出现时，必须为它指派一个熟知端口，否则其他的应用进程就无法和它进一个熟知端口，否则其他的应用进程就无法和它进行交互。行交互。18计算机通信与网络教程（第二版）图图9-819计算机通信与网络教程（第二版）RPC客户固定端口会话查询SMTP服务器图图9-920计算机通信与网络教程（第二版）插口包括IP地址(32bit)和端口

8、号(16bit)，共48bit。插口和端口、IP地址的关系如图9-10所示。21计算机通信与网络教程（第二版）图图9-1022计算机通信与网络教程（第二版）9.3用户数据报协议UDP9.3.1用户数据报的用途虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的优点，例如：（1）发送数据之前不需要建立连接(当然发送数据结束时也没有连接需要释放)，因而减少了开销和发送数据之前的时延。23计算机通信与网络教程（第二版）（2）UDP没有拥塞控制，也不保证可靠交付，因此主机不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状态表。（3）UDP用户数据报只有8个字节的首部开销，比TCP的20个字节的首

9、部要短。（4）由于UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。表9-1给出了一些应用和应用层协议主要使用的运输层协议(UDP或TCP)。24计算机通信与网络教程（第二版）表表9-125计算机通信与网络教程（第二版）9.3.2用户数据报的格式用户数据报UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段很简单，只有8个字节，如图9-11所示，由4个字段组成，每个字段都是两个字节。各字段意义如下所述。（1）源端口字段源端口字段：源端口号。（2）目的端口字段目的端口字段：目的端口号。（3）长度字段长度字段：UDP用户数据报的长度。（4）检检验验和和字字段段：防止UDP用户数据报在传输

10、中出错。26计算机通信与网络教程（第二版）图图9-11UDP的封装与拆装的封装与拆装27计算机通信与网络教程（第二版）图图9-12IP数据报和数据报和UDP用户数据报用户数据报28计算机通信与网络教程（第二版）表表9-2UDP的熟知端口号的熟知端口号端端 口口 号号 协协 议议 说说 明明 7Echo 回送到发送方回送到发送方 9Discard 丢弃收到的数据分组丢弃收到的数据分组 11Users 用户活跃用户活跃 13Daytime 日期时间日期时间 17Quote 返回日期的引用返回日期的引用 19Chargen 返回字符串返回字符串 53Nameserver 域名服务器域名服务器 29计

11、算机通信与网络教程（第二版）端端 口口 号号 协协 议议 说说 明明 67 Bootps 下载引导程序的服务器端口下载引导程序的服务器端口 68bootpc 下载引导程序的客户端口下载引导程序的客户端口 69TFTP 简单文件传输协议简单文件传输协议 111 RPC 远程过程调用远程过程调用 123NTP 网络时间协议网络时间协议 161SNMP 简单网络管理协议简单网络管理协议 162SNMP（trap）简单网络管理协议（陷阱）简单网络管理协议（陷阱）表表9-3(续续)UDP的熟知端口号的熟知端口号30计算机通信与网络教程（第二版）9.4传输控制协议TCPTCP是TCP/IP体系中面向连接的

12、运输层协议，它提供全双工的可靠交付的服务。9.4.1TCP报文段的首部一个TCP报文段分为首部和数据两部分，如图9-13所示。TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是根据需要而增加的选项(N必须是整数)。因此TCP首部的最小长度是20字节。31计算机通信与网络教程（第二版）图图9-13TCP报文格式报文格式32计算机通信与网络教程（第二版）首部固定部分各字段的意义如下所述。（1）源端口和目的端口源端口和目的端口（2）序号序号（3）确认序号确认序号（4）数据偏移数据偏移（5）保留保留（6）紧急比特紧急比特URG(URGent)33计算机通信与网络教程（第二版）（7）确认比特确认比

13、特ACKACK（8）推送比特推送比特PSH(PuSH)（9）复位比特复位比特RST(ReSeT)（10）同步比特同步比特SYN（11）终止比特终止比特FIN(FINal)（12）窗口窗口（13）检验和检验和（14）选项选项34计算机通信与网络教程（第二版）9.4.2TCP的数据编号与确认TCP协议是面向字节面向字节的。TCP将所要传送的整个报文(这可能包括许多个报文段)看成是一个个字节组成的一个个字节组成的数据流数据流，并使每一个字节对应于一个序号使每一个字节对应于一个序号。TCP的确认是对对接接收收到到的的数数据据的的最最高高序序号号(即收到的数据流中的最后一个序号)表表示示确确认认。但接收

14、端返回的确认序号是已收到的数据的最高序号加1。也就是说，确确认认序序号号表表示示接接收收端端期期望望下下次次收收到到的的数数据据中中的的第第一一个个数数据据字字节的序号节的序号。图9-14是TCP发送报文段的过程的示意图。35计算机通信与网络教程（第二版）TCP是一种面向数据流的协议，也即它先将要传送的数据是一种面向数据流的协议，也即它先将要传送的数据存放在内存缓冲区中，然后存放在内存缓冲区中，然后TCP将它按若干个数据段将它按若干个数据段(最大不超最大不超过过64KB，即即65,535字节，一个段即是一个字节，一个段即是一个T-PDU。图图9-1436计算机通信与网络教程（第二版）9.4.3

15、TCP的流量控制与拥塞控制为了提高报文段的传输效率，TCP采用大小可变的滑动窗口进行流量控制。窗口大小的单位是字节。在TCP报文段首部的窗口字段写入的数值就是当前给对方设置的窗口数值。图9-15表示的是在TCP中使用的窗口概念。37计算机通信与网络教程（第二版）图图9-1538计算机通信与网络教程（第二版）图图9-1639计算机通信与网络教程（第二版）9.4.4TCP的运输连接管理TCP是面向连接的协议。运输连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程。在连接建立过程中要解决以下三个问题。（1）要使每一方能够确知对方的存在。（2）要允许双方协商一些参数(如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等)。（3）能够运输实体资源(如缓存大小，连接表中的项目等)进行分配。TCP的连接和建立都是采用客户服务器方式。主动发起连接建立的进程叫做客户(client)，而被动等待连接建立的进程叫做服务器服务器(server)。40计算机通信与网络教程（第二版）图图9-1741计算机通信与网络教程（第二版）图图9-1842计算机通信与网络教程（第二版）图图9-19三次握手的例子三次握手的例子 43计算机通信与网络教程（第二版）