第6章-運(yùn)輸層技術(shù).doc

第6章 運(yùn)輸層技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解運(yùn)輸層端口概念；2.了解UDP鮑文革時(shí)和TCP報(bào)文格式；3.了解TCP連接的建立和釋放；4.了解UDP和TCP的區(qū)別；6.1 運(yùn)輸層的問題運(yùn)輸層處于通信子網(wǎng)以外的資源子網(wǎng)中，運(yùn)輸層為源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間提供端到端的可靠通信服務(wù)。也就是說，運(yùn)輸層將屏蔽掉各通信子網(wǎng)的細(xì)節(jié)和差異，使高層用戶看不到實(shí)現(xiàn)通信功能的物理鏈路是什么，看不見數(shù)據(jù)鏈路采用的協(xié)議是什么。向用戶進(jìn)程提供端到端（即進(jìn)程到進(jìn)程）的、可靠的、全雙工通信通道。運(yùn)輸層一方面為會話層提供服務(wù)，另一方面使用網(wǎng)絡(luò)層所提供的報(bào)務(wù)。這樣，運(yùn)輸層的協(xié)議就和網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)愈完善，運(yùn)輸層協(xié)議就愈簡單；網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)愈簡單，運(yùn)輸層協(xié)議就愈復(fù)雜。所以在不同服務(wù)類別的網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行通信時(shí)，所使用的運(yùn)輸層協(xié)議的功能也就不同。TCP/IP的運(yùn)輸層中的兩個(gè)協(xié)議TCP/IP的運(yùn)輸層中有兩個(gè)不同的協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP（User Datagram Protocol）和傳輸控制協(xié)議TCP（Transmission Control Protocol）。如圖8-4所示。應(yīng)用層UDPTCPIP網(wǎng)絡(luò)接口圖8-4 TCP/IP運(yùn)輸層的UDP和TCPUDP和TCP都使用IP協(xié)議。也就是說，這兩面三刀個(gè)協(xié)議在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit）都作為下層IP數(shù)據(jù)報(bào)中的數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)時(shí)，IP數(shù)據(jù)報(bào)將首部去掉后，根據(jù)上層使用的運(yùn)輸協(xié)議，把數(shù)據(jù)部分交給上層的UDP或TCP。UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要預(yù)先建立連接。遠(yuǎn)地主機(jī)的運(yùn)輸層在收到UDP數(shù)據(jù)報(bào)，不需要給出任何應(yīng)答。在TCP/IP體系中的許多應(yīng)用服務(wù)都采用這種運(yùn)輸方式，如：TFTP、NFS等。TCP提供面向連接的服務(wù)，但不提供廣播或多播服務(wù)。由于TCP提供面向連接的可靠服務(wù)，因此增加了許多的開銷，如應(yīng)答、流量控制、連接管理等。主動發(fā)起連接建立的進(jìn)程叫做客戶（client），被動等待連接建立的進(jìn)程叫做服務(wù)器（server）。6.2 運(yùn)輸層協(xié)議1 端口應(yīng)用層的各種進(jìn)程是通過相應(yīng)的端口與運(yùn)輸層進(jìn)行交互的，在運(yùn)輸層與應(yīng)用層的接口上所設(shè)置的端口是一個(gè)16bit的地址，用端口號進(jìn)行標(biāo)識。端口分為兩類：一類是專門分配給一些最常用的應(yīng)用程序，叫做熟知端口，商品號為01023。圖8-5中舉出了幾個(gè)常用的熟知端口。另一類是一般的端口，用來隨時(shí)分配給請求通信的客戶進(jìn)程。2 套接字TCP所使用的“連接”是指兩個(gè)端點(diǎn)之間的虛連接，這樣的端點(diǎn)叫做插口（socket），或套接字。插口由IP地址（32bit）和端口號（16bit）組成，共48bit。比如：圖8-6中連接1的一對插口是：(3，500) 和 (5，25)連接2的一對插口是：(3，501) 和 (5，25)現(xiàn)在常把運(yùn)輸層與應(yīng)用層之間的接口通稱為應(yīng)用程序接口API（Application Programming Interface）。8.3 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議只在IP數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的基礎(chǔ)上增加了一點(diǎn)功能，這就是端口功能。UDP數(shù)據(jù)報(bào)有兩個(gè)字段：首部字段和數(shù)據(jù)字段。首部字段中含8個(gè)字節(jié)，分為4個(gè)字段，每段都是2個(gè)字節(jié)。各字段的意義如下：源端口字段：源端口號目的端口字段：目的端口號長度字段：UDP數(shù)據(jù)報(bào)的長度檢驗(yàn)和字段：防止UDP數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸中出錯(cuò)UDP數(shù)據(jù)報(bào)首部中檢驗(yàn)和的計(jì)算方法有些特殊：在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)在UDP數(shù)據(jù)報(bào)之前添加12個(gè)字節(jié)的偽首部，所謂偽首部是因?yàn)樗皇荱DP數(shù)據(jù)報(bào)的真正首部，只是在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，臨時(shí)和UDP數(shù)據(jù)連接在一起，得到一個(gè)過渡的UDP數(shù)據(jù)報(bào)，檢驗(yàn)和就是按照這個(gè)過渡的UDP數(shù)據(jù)報(bào)來計(jì)算的。偽首部既不向下傳送，也不向上遞交。6.3傳輸控制協(xié)議TCPTCP是TCP/IP體系中的運(yùn)輸層協(xié)議，是面向連接的、提供雙向可靠的、按序傳送數(shù)據(jù)的服務(wù)。TCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元的傳送如下圖所示：發(fā)送時(shí)：IP數(shù)據(jù)報(bào)去掉首部成為TCP報(bào)文段運(yùn)輸層去掉首部應(yīng)用層報(bào)文應(yīng)用層的報(bào)文運(yùn)輸層加上TCP的首部TCP報(bào)文段（TCP PDU）作為IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)加上首部IP數(shù)據(jù)報(bào)接收時(shí)：TCP是如何保證數(shù)據(jù)傳送可靠、按序、無丟失、無重復(fù)的呢？8.4.1 TCP的報(bào)文編號與接收確認(rèn)報(bào)文編號：TCP將所要傳送的整個(gè)報(bào)文看成是一個(gè)個(gè)字節(jié)組成的數(shù)據(jù)流，然后對每一個(gè)字節(jié)編一個(gè)序號。在建立連接時(shí)雙方要商定初始序號，TCP將要傳送的報(bào)文段中的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號，放在TCP首部的序號字段中。接收的確認(rèn)：TCP對接收到的數(shù)據(jù)的最高序號表示確認(rèn)，所返回的確認(rèn)序號是已收到的數(shù)據(jù)的最高序號加1。也就是說，確認(rèn)序號表示期望下次收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號。差錯(cuò)與重發(fā)：若發(fā)送方在規(guī)定的設(shè)置時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)，就要將未被確認(rèn)的報(bào)文段重新發(fā)送。接收方若收到有差錯(cuò)的報(bào)文段，則丟