計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 第7版 第 5 章 運輸層 (5.1 至5.2節(jié))

電子信息工程學(xué)院課程教案計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，第7版，電子工業(yè)出版社教師備課專用日期2021年5月7日，上午3-4節(jié)周次單元第10周第1單元章節(jié)（專題、項目）名稱第5章運輸層(5.1至5.2節(jié))課時2教學(xué)目的掌握TCP/IP體系中的傳輸層協(xié)議的TCP和UDP的基本特點、基本原理，掌握端口的概念，熟悉傳輸層的作用和地位。教學(xué)重點1．TCP/IP體系中的傳輸層2．用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP教學(xué)難點TCP/IP體系中的傳輸層教學(xué)模式講授教學(xué)手段多媒體課件和板書結(jié)合教學(xué)內(nèi)容5.1運輸層協(xié)議概述5.1.1進(jìn)程之間的通信5.1.2運輸層的兩個主要協(xié)議5.1.3運輸層的端口5.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP教學(xué)過程詳見后面“教學(xué)過程頁”思考或作業(yè)課本P253，第5-1、5-2、5-3、5-6、5-9題單元反思突出重點，重在理解運輸層的通信原理，對比TCP和UDP的區(qū)別。第5章運輸層一、課程引入1、從通信和信息處理的角度看，運輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最低層。2、運輸層有什么作用？二、新課講授5.1運輸層協(xié)議概述5.1.1進(jìn)程之間的通信1.運輸層的作用從IP層來說，通信的兩端是兩臺主機(jī)。但“兩臺主機(jī)之間的通信”這種說法還不夠清楚。嚴(yán)格地講，兩臺主機(jī)進(jìn)行通信就是兩臺主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信。從運輸層的角度看，通信的真正端點并不是主機(jī)而是主機(jī)中的進(jìn)程。也就是說，端到端的通信是應(yīng)用進(jìn)程之間的通信。5.1.2運輸層的兩個主要協(xié)議在一臺主機(jī)中經(jīng)常有多個應(yīng)用進(jìn)程同時分別和另一臺主機(jī)中的多個應(yīng)用進(jìn)程通信。運輸層有一個很重要的功能——復(fù)用(multiplexing)和分用(demultiplexing)。根據(jù)應(yīng)用程序的不同需求，運輸層需要有兩種不同的運輸協(xié)議，即面向連接的TCP和無連接的UDP。當(dāng)運輸層采用面向連接的TCP協(xié)議時，盡管下面的網(wǎng)絡(luò)是不可靠的（只提供盡最大努力服務(wù)），但這種邏輯通信信道就相當(dāng)于一條全雙工的可靠信道。當(dāng)運輸層采用無連接的UDP協(xié)議時，這種邏輯通信信道是一條不可靠信道。UDP：一種無連接協(xié)議提供無連接服務(wù)。在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是UDP報文或用戶數(shù)據(jù)報。對方的運輸層在收到UDP報文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。TCP：一種面向連接的協(xié)議提供面向連接的服務(wù)。傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是TCP報文段(segment)。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。由于TCP要提供可靠的、面向連接的運輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理機(jī)資源。5.1.3運輸層的端口1.需要解決的問題由于進(jìn)程的創(chuàng)建和撤銷都是動態(tài)的，發(fā)送方幾乎無法識別其他機(jī)器上的進(jìn)程。有時我們會改換接收報文的進(jìn)程，但并不需要通知所有發(fā)送方。我們往往需要利用目的主機(jī)提供的功能來識別終點，而不需要知道實現(xiàn)這個功能的進(jìn)程。解決這個問題的方法就是在運輸層使用協(xié)議端口號，或簡稱為端口。2.TCP/IP運輸層端口端口用一個16位端口號進(jìn)行標(biāo)志。端口號只具有本地意義，即端口號只是為了標(biāo)志本計算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程。在互聯(lián)網(wǎng)中，不同計算機(jī)的相同端口號是沒有聯(lián)系的。3.兩大類端口：（1）服務(wù)器端使用的端口號熟知端口，數(shù)值一般為0~1023。登記端口號，數(shù)值為1024~49151，為沒有熟知端口號的應(yīng)用程序使用的。使用這個范圍的端口號必須在IANA登記，以防止重復(fù)。(2)客戶端使用的端口號又稱為短暫端口號，數(shù)值為49152~65535，留給客戶進(jìn)程選擇暫時使用。5.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP1.UDP的主要特點(1)UDP是無連接的，發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，，因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時延。(2)UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。(3)UDP是面向報文的。UDP對應(yīng)用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。UDP一次交付一個完整的報文。(4)UDP沒有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對某些實時應(yīng)用是很重要的。很適合多媒體通信的要求。(5)UDP支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。(6)UDP的首部開銷小，只有8個字節(jié)，比TCP的20個字節(jié)的首部要短。UDP對應(yīng)用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。應(yīng)用層交給UDP多長