計算機網(wǎng)絡(luò)CH08 傳輸層

內(nèi)容綱要

傳輸層協(xié)議概述1\]

■82TCP/IP中的傳輸層

■8.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

________\___________\___________\__________1___________I___________I___________I____________I__________I______L______L_______L___

■8.4傳輸控制協(xié)議TCP

內(nèi)容綱要

迪祥輸層協(xié)議概法」

■8,付"中田修，耳I

18.4傳輸控制協(xié)議TCP

8」傳輸層協(xié)議概述

■傳輸層又稱為運輸層，位于應(yīng)用層

和網(wǎng)絡(luò)層之間，是分層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)

-杈單核上部外一廠

一傳輸層為應(yīng)用進程之間提供端到端

的邏輯通信（網(wǎng)絡(luò)層是為主機之間

提供邏輯通信）。

■傳輸層用于增強和彌補通信子網(wǎng)的

服務(wù)不足，提供主機之間可靠有效

的通信。T////

8.1傳輸層協(xié)議概述

）從通信和信息處理的角度看，一傳輸層向

一它上面的應(yīng)用層提供通信服東―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。

面向信息處理1應(yīng)用層

傳輸層

面郵a棺網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)功能

物理層

//////

傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要區(qū)別

IP協(xié)議的作用范圍

（提供主機之間的邏輯通%信）

TCP和UDP協(xié)議的作用范圍

（提供進程之間的邏輯通信）---------1

傳輸層與其上下層之間的關(guān)系

的OSI表示法

主機A主機B

一g

在端系統(tǒng)上運行

一

主要功能之一是翁定

息和在目的系統(tǒng)上接

-

-數(shù)據(jù)的分段和組裝

-數(shù)據(jù)流的控制

?錯誤檢測和恢復(fù)

8

8.1傳輸層協(xié)議概述

■傳輸層實體能夠根據(jù)高層應(yīng)用的需求

—提供不同的服務(wù)質(zhì)量齊不二目—

■傳輸層協(xié)議可以是面向連接的協(xié)議或

,先連模正我。「1I■■

■傳輸層對高層用戶屏蔽網(wǎng)絡(luò)的差異,

使高層用戶的對等實體在交互過程中

不受下層通信技術(shù)細節(jié)的影響。

9

8.1傳輸層協(xié)議概述

傳輸層協(xié)議的分類

-傳輸層協(xié)議的選擇是根據(jù)高層用戶

的需要和低層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供的服務(wù)

一高層對傳輸層服務(wù)的要求A

?通信子網(wǎng)所提供的服務(wù)N

?傳輸層協(xié)議=T-N

10

8.1傳輸層協(xié)議概述

網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)質(zhì)量

■A型：網(wǎng)絡(luò)連接具有可接受的低殘留

差錯率和可接受的低故障通知率。

■B型：網(wǎng)絡(luò)連接具有可接受的低殘留

差錯率和不可接受的高故障通知率。

■C型：網(wǎng)絡(luò)連接具有不可接受的高差

\Oe\\\/////

11

8.1傳輸層協(xié)議概述

osi參考模型中的傳輸層協(xié)議分類

￡TPO：簡單類J支持A型網(wǎng)絡(luò)。

■TPLj本差錯恢復(fù)類，支持B型網(wǎng)黜

■TP2：復(fù)用類j支持A型網(wǎng)絡(luò)。

5Tp3：差錯恢復(fù)與復(fù)用類，支持B型網(wǎng)

1絡(luò)。7IIIIII

-TP4：差錯檢測和恢復(fù)，復(fù)用類，支持

C型網(wǎng)絡(luò)。

12

內(nèi)容綱要

8J傳輸層稱議概述

8.2TCP/IP中的傳輸層

8?3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

8.2TCP/IP中的傳輸層

-傳輸層對高層用戶屏蔽通信子網(wǎng)的細節(jié),

使應(yīng)用進程認為在兩個傳輸層實體之間

有一條端到端的邏輯通信信道。但這條

邏輯通信信道對上層的表現(xiàn)卻因傳輸層

使用的不同協(xié)議而有很大的差別O

■TCP/IP的傳輸層主要有兩個不同的協(xié)

議，即面向連接的TCP協(xié)議和無連接的

UDP協(xié)議。

14

TCP/IP體系中的運輸層協(xié)議

應(yīng)用層

傳輸層向上層應(yīng)用提供可靠的

和不可靠的邏輯通信信道

接

接

發(fā)

發(fā)

應(yīng)11

收

送

收

送

用

進

進

進

進

層

程

程

程

程

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

運全雙工可靠信道

輸

層

使用TCP協(xié)議使用UDP協(xié)議

8.2TCP/IP中的傳輸層

TCP/IP的傳輸層有兩個不同協(xié)議：

■十用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP[

-----(UserDatagramProtocol)

無連接，效率高，可靠性較低。

■*傳輸控制協(xié)議TCP^

(TransmissionControlProtocol)

面向連接，可靠性高，控制復(fù)雜。

17

8.2TCP/IP中的傳輸層

■兩個對等運輸實體在通信時傳送的數(shù)

據(jù)單位叫作傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU

'__(Transport^ProtocolDataUnit)。

■TCP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是TCP報

\X?(selgmtentjo~~~~~~~~7~~7~~T

-UDP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是UDP報

J

18

8.2TCP/IP中的傳輸層

■UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需先建立連接一

對方的運輸層在收到UDP報文后，不需

解出咨何

-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。

■在目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸條件下，使用UDP

往往也能提供足夠的傳輸可靠性。

19

8.2TCP/IP中的傳輸層

■TCP則提供面向連接的服務(wù)。送心

」不提供廣播或多播服務(wù)。\\\\

上由PTCE要提供可靠的一面向連接一

_的傳輸服務(wù)，，因此不可避免地增加了—

—許多控制開銷。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

處理機資源。

■TCP適合大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

20

TCP/IP中的傳輸層與網(wǎng)際層

■傳輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報與網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)

報有很大區(qū)別。IP數(shù)據(jù)報要經(jīng)過互連網(wǎng)中許

多路由器的存儲轉(zhuǎn)發(fā)J旦UDP用戶數(shù)據(jù)報是

在傳輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的

-TCP報文段是在傳輸層抽象的端到端邏輯信

道中傳送，這種信道是可靠的全雙工信道。

但這樣的信道卻不知道究竟經(jīng)過了哪些路由

器，而這些路由器也根本不知道上面的傳輸

層是否建立了TCP連接。

21

8.2TCP/IP中的傳輸層

端口的概念\

.端口就是傳輸層服務(wù)訪問點JTSAPQ

■端口的作用就是讓應(yīng)用層的各種應(yīng)用進

程都能將其數(shù)據(jù)通過端口向下交付給傳

輸層，―以及讓傳輸層知道應(yīng)當將其報文

段中的數(shù)據(jù)向上通過端口交付給應(yīng)用層

相應(yīng)的進程。

■從這個意義上講，端口是應(yīng)用層進程的

標識。

22

端口在進程之間的通信中所起的作用

發(fā)送方接收方

應(yīng)用進程應(yīng)用進程

二4二4z|\二4二4"E1S二4二4二XzzN二N

TCP報文段用戶數(shù)據(jù)

IP數(shù)據(jù)報IP數(shù)據(jù)報

8.2TCP/IP中的傳輸層

崎蘆\\\

■端F口用一個16bit端口號進行標識，

有效的端口號為0-65535。

■端口號只具有本地意義，即端口號只

是為了標志本計算機應(yīng)用層中的各進

程。在因特網(wǎng)中不同計算機的相同端

口號是沒有聯(lián)系的。

24

8.2TCP/IP中的傳輸層

端口類型nn\\\

1端口有兩種類型］］44

類是熟知端口，其數(shù)值二般為G1023。

__這些端口號是TCP/IP體系確定并公布的,

「以便所有的用戶進程都知道「■能夠與它一

卡西亍曼產(chǎn)隼信。［~~~~~~//~~/

?另一類則是一般端口，用來隨時分配給

請求通信的客戶進程。

■熟知端口一般用于向公眾提供服務(wù)。步

8.2TCP/IP中的傳輸層

_______I__I__I__1__k_

；UDP和TCP使用」用口號”作為計算機系

統(tǒng)中高層應(yīng)用進程的標識，而IP地址則標識

了網(wǎng)絡(luò)中的一臺主機，IP地址和端口號的組

合稱為插口(socket),或套接字、套接口一

■插口和端口、IP地址的關(guān)系是：

插□(socket)

26

8.2TCP/IP中的傳輸層

演\\\\\\

?TCP使用“連接”作為最基本的抽象

一個TCP連接是用它的兩個端點來建

示的乙這個端點就是插口(socket)。__

■由于TCP使用兩個端點來識別連接，一

一個計算機上的某個端口號可以被多個

連接所共享。

■UDP服務(wù)也使用插口地址實現(xiàn)通信。

27

名詞socket的多種不同的意思

■應(yīng)用編程接口API稱為socketAPI,

■socketAPI中使用的一個函數(shù)名也叫

作socket。］|III~~II~~

■調(diào)用socket函數(shù)的端點稱為socketo

■調(diào)用socket函數(shù)時其返回值稱為

socket描述符，可簡稱為socketo

■在操作系統(tǒng)內(nèi)核中連網(wǎng)協(xié)議的

Berkeley實現(xiàn)，稱為socket實現(xiàn)。

28

內(nèi)容綱要

俵輸層協(xié)議概述]1[

-■---1-/---8----1.---i-----1--------1--------1--------1--------1--------1--------1--------1--------1--------

■a2TCP/IP中的傳輸層

■8.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

___\\L__F「1LL

■8.4傳輸控制協(xié)議TCP

8?3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

■UDP是一個簡單的面向用戶數(shù)據(jù)報

的傳輸層協(xié)議。應(yīng)用進程的輸出正

產(chǎn)生一個UDP數(shù)據(jù)報，并組裝成一

一個待發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報1

■UDP只在的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增

加了很少一點的功能，即端口的功

能和有限的差錯檢測功能。

■UDP不提供可靠性。

30

8?3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

■雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可

靠的交付，但UDP在某些方面有其

｛發(fā)送數(shù)據(jù)2前木需要建立連接_______23

?婀，耳機機要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表］

\UDP用戶數(shù)據(jù)報只有斫凈片的首部開銷工

?網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降

低。這對某些實時應(yīng)用是很重要的。

31

UDP用戶數(shù)據(jù)報的首部格式

字節(jié)44112

源IP地址目的IP地址017UDP長度

字節(jié)122222

首部

IP數(shù)據(jù)報

用戶數(shù)據(jù)報UDP有兩個字段：數(shù)據(jù)字段和首部

字段。首部字段有8個字節(jié)，由4個字段組成,

每個字段都是兩個字節(jié)。

字節(jié)44112

源IP地址目的IP地址017UDP長度

字節(jié)122222

「曲爵f1源端口|目的端口|長度|檢驗和［

<IP數(shù)據(jù)報

在計算檢驗和時，臨時把“偽首部”和UDP用戶數(shù)據(jù)

報連接在一起。偽首部僅僅是為了計算檢驗和。

字節(jié)44112

源IP地址目的IP地址017UDP長度

字節(jié)12_2222

［偽首部］源端口|目的端口|長度|檢驗和

UDP用戶數(shù)據(jù)報|首部|數(shù)據(jù)

發(fā)送在前［工

首部|數(shù).據(jù)一

------------------------------IP數(shù)據(jù)報----------

計算UDP檢驗和的例子

1001100100010011—153.19

040000100001101000—8.104

12字節(jié)

1010101100000011->171.3

偽首部171.314.11

全0|17|150000111000001011->14.11

8字節(jié)108713|0000000000010001—0和17

UDP首部“15一全。0000000000001111—15

數(shù)據(jù)|數(shù)據(jù)國據(jù)國常0000010000111111T1087

7字節(jié)

0000000000001101—13

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)|數(shù)據(jù)葭據(jù)屆同

0000000000001111T15

0000000000000000一0（檢驗和）

0101010001000101->數(shù)據(jù)

使用16bit段反碼運算0101001101010100一數(shù)據(jù)

0100100101001110一數(shù)據(jù)

填充部分僅參加計算

0100011100000000T數(shù)據(jù)和0（填充）

按二進制反碼運算求和10010110111010117求和得出的結(jié)果

將得出的結(jié)果求反碼0110100100010100一檢驗和

8.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

-UDP用戶數(shù)據(jù)報的首部中長度

字段定義了數(shù)據(jù)報的總長度，即

T部加數(shù)據(jù)部分。

■-UDP用戶數(shù)據(jù)報的首部中檢驗

和用來檢驗整個用戶數(shù)據(jù)報（首

部加數(shù)據(jù)部分）出現(xiàn)的差錯。

■計算偽首部可以增加可靠性。

36

UDP端口用報文隊列來實現(xiàn)

應(yīng)TFTP客尸TFTP服務(wù)器

用

層11

出隊列入隊列出隊列入隊列

傳

輸

層

UDP端口51000UDP

UDP用戶數(shù)據(jù)報

8?3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

-UDP提供無連接的服務(wù)，每

個用戶數(shù)據(jù)報都是獨立的，用戶

卜肉據(jù)報不使用編號。

■-UDP是一個很小的不可靠的傳

輸層協(xié)議，沒有流量控制；除了

檢驗和之外，沒有差錯控制機制。

■UDP可以用于多播和廣播。

38

內(nèi)容綱要

■8,隼里畢愕增」

■82TCP/IP中的傳輸層

■8.4傳輸控制協(xié)議TCP

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

-TCP提供一種面向連接的、全雙工的、

現(xiàn)靠用字節(jié)快申斗二目\\\\

■在一個TCP連接中，僅有兩方進行彼

此通信o廣播和多播不能用fElcp0

-TCP的接收端必須丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)一

■TCP對字節(jié)流的內(nèi)容不作任何解釋。

對字節(jié)流的解釋由TCP連接雙方的應(yīng)

用層解釋。\[I///////

40

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

-TCP通過下列方式來提供可靠性：

?應(yīng)用數(shù)據(jù)被分割成TCP認為最適合發(fā)展的

性犀塊稱列*文粘*殳。J

協(xié)議中采用自適應(yīng)的超時及重傳策略C

「TCP可以對收到的數(shù)據(jù)進行重新排序，將

收到的數(shù)據(jù)以正確的順序交給應(yīng)用層。

?TCP的接收端必須丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)。

?TCP還能提供流量控制。

41

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

、辛±|±|

友送”而接收端

TCP報文段格式

32bit

比特,0,816

III一產(chǎn)一.....31

源端口目的端口

號

序

20字節(jié)的

固定首部

TCP確認號

數(shù)

據(jù)UAPRSF

窗

保

留

RCSSYI口

偏

移GKHTNN

檢驗和緊急指針

選項（長度可變）填充

TCP報文段TCP首部TCP數(shù)據(jù)部分

發(fā)送在前1

IP首部IP數(shù)據(jù)部分

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

源端口和目的端口字段——各占2字節(jié)。端口是傳輸

層與應(yīng)用層的服務(wù)接口。傳輸層的復(fù)用和分用功能都

要通過端口才能實現(xiàn)。

中的每一個字節(jié)都編上一個序號。序號字段的值則指

的是本報文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。

比特08162431

源端口目的端口

序號2O

字

節(jié)

定

固

TCF確認號立

首

首用口

數(shù)據(jù)UAPS

保留RCSY窗口

偏移GKHN

檢驗和緊急指針

選項（長度可變）填充

確認號字段——占4字節(jié)，是期望收到對方的下一個

報文段的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。

2O

字

節(jié)

定

固

立

首

口

數(shù)據(jù)偏移一一占4bit,它指出TCP報文段的數(shù)據(jù)起始

處距離TCP報文段的起始處有多遠?！皵?shù)據(jù)偏移”的

單位不是字節(jié)而是32bit字（4字節(jié)為計算單位）。

保留字段——占6bit,保留為今后使用，但目前

應(yīng)置為Oo

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

緊急比特URG—當URG=1時，表明緊急指

針字段有效。它告訴系統(tǒng)此報文段中有緊急數(shù)據(jù),

應(yīng)盡快傳送（相當于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)）。

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

確認比特ACK——只有當ACK=1時確認號字

段才有效。當ACK=O時，確認號無效。

i

20

推送比特PSH(Push)—接收方TCP收到推送比特

置1的報文段，就盡快地交付給接收應(yīng)用進程，而不

再等到整個緩存都填滿了后再向上交付。

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

復(fù)位比特RST(Reset)——當RST=1時，表明TCP

連接中出現(xiàn)嚴重差錯(如由于主機崩潰或其他原因)，

必須釋放連接，然后再重新建立運輸連接。

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

同步比特SYN——同步比特SYN置為1,就表示

這是一個連接請求或連接接受報文。

比特08162431

源端口目的端口

序號2O

字

節(jié)

固

定

TCP確認號

首

部

首部

數(shù)據(jù)UAP需?窗口

保留RCS

偏移GKH

檢驗和緊急指針

選項(長度可變)填充

終止比特FIN(FINal)——用來釋放一個連接。當

FIN=1時，表明此報文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送

完畢，并要求釋放運輸連接。

比特08162431

源端口目的端口

序號

20

字節(jié)

確

認

號

固定

CP首部

TC部

首

數(shù)

據(jù)UAPRS

窗

保

留RCSSY□

偏

移GKHTN

檢驗和緊急指針

選項（長度可變）填充

窗口字段——占2字節(jié)。窗口字段用來控制對方發(fā)送

的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP連接的一端根據(jù)設(shè)置的

緩存空間大小確定自己的接收窗口大小，然后通知對

方以確定對方的發(fā)送窗口的上限。

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

檢驗和----占2字節(jié)。檢驗和字段檢驗的范圍包括

首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計算檢驗和時，要在TCP

報文段的前面加上12字節(jié)的偽首部。

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

緊急指針字段——占16bito緊急指針指出在本報

文段中的緊急數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號。

比特08162431

2O

字

節(jié)

固

定

首

部

選項字段——長度可變。TCP首部可以有多達

40字節(jié)的可選信息，用于把附加信息傳遞給終點,

或用來對齊其它選項。

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

TCP首部的主要選叫\(zhòng)\'

，最大報文段長度MSS\\\

__MSS(MaximumSegmentSize)是

rrcp報文段中的數(shù)據(jù)字段的最大長度。一

MSS告訴對方TCP：“我的緩存所能

接收的報文段的數(shù)據(jù)字段的最大長度

是MSS個字節(jié)?！?/p>

■窗口擴大因子，用于長肥管道。

■時間戳，可用于測量往返時延RTT。

59

填充字段——這是為了使整個首部長度是4字節(jié)的

整數(shù)倍。

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

TCP的數(shù)據(jù)編號與確認

■TCP協(xié)議是面向字節(jié)的。TCP將所

要傳送的報文看成是字節(jié)組成的數(shù)據(jù)

流，并使每一個字節(jié)對應(yīng)于一個序號。

■在連接建立時，雙方要商定初始序號。

TCP每次發(fā)送的報文段的首部中的序

號字段數(shù)值表示該報文段中的數(shù)據(jù)部

分的第一個字節(jié)的序號。

61

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

TCP的數(shù)據(jù)編號與確認

-TCP的確認是對接收到的數(shù)據(jù)的最高

序號表示確認。接收端返回的確認號

是已收到的數(shù)據(jù)的最高序號加工因

此確認號表示接收端期望下次收到的

數(shù)據(jù)中的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號。

■為提高效率，TCP可以累積確認，即

在接收多個報文段后，一次確認。

62

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

一、TCP的流量控制

■TCP采用大小可變的滑動窗口進行流量典

____1

■TCP報文段首部的窗口字段寫入的數(shù)值就

又當前給對方設(shè)置的發(fā)送窗口數(shù)值的上限

■發(fā)送窗口在連接建立時由雙方商定。但在

通信的過程中，接收端可根據(jù)自己的資源

情況，隨時動態(tài)地調(diào)整對方的發(fā)送窗口上

限值（可增大或減小）。63

-------------發(fā)送窗口---------------?

a收到確認即可前移

1100101200201300301400401500501600601700701800801900

可發(fā)送---------------------------不可發(fā)送

指針

發(fā)送端要發(fā)送900字節(jié)長的數(shù)據(jù)，劃分

為9個100字節(jié)長的報文段，而發(fā)送窗

口確定為500字節(jié)。

發(fā)送端只要收到了對方的確認，發(fā)送窗

口就可前未多。

發(fā)送TCP要維護一個指針。每發(fā)送一個

報文段，指針就向前移動一個報文段的

距離。

<--------------發(fā)送窗口---------------.

a收到確認即可前移

1200I20I3Oo|3Ol40。|40150050160。|601700,018001801900

卜

----------------可發(fā)送----------------------------不可發(fā)送---------->

指針---------------發(fā)送窗口前移

___________________________

|1100

101200poi500501600601700701800801900

__________A_______________

1已發(fā)送f

一已發(fā)送但-----j--------------------■可發(fā)送<An|巖；芋.

L并被確認丁未被確認

指針

發(fā)送端已發(fā)送400字節(jié)的數(shù)據(jù)，但只收到對

前200字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，同時窗口大小不變。

現(xiàn)在發(fā)送端還可發(fā)送300字節(jié)。

發(fā)送端收到對方對前400字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，但

對方通知發(fā)送端必須把窗口減小到400字節(jié)。

現(xiàn)在發(fā)送端最多還可發(fā)送400字節(jié)的數(shù)據(jù)。

V發(fā)送窗口前移

1100101200401500501600601700701800801900

=>

已發(fā)送.已發(fā)送但口

L并被確認一■可發(fā)送一不發(fā)送—

未被確認nJ?

指針

?—發(fā)送窗口縮小

1100101200201300301400H01500501600601700701800801900

已發(fā)送

可發(fā)送.不可

并被確認L發(fā)送

指針

利用可變窗口大小進行流量控制

雙方確定的窗口值是400

主機A主機B

SEQ=1

A還能發(fā)送300字節(jié)

SEQ=101

A還能發(fā)送200字節(jié)

；JACK=201,WIN=300允許A再發(fā)送300字節(jié)（序號201至500）

SEQ=301

A還能發(fā)送200字節(jié)（序號301至500）

SEQ=401

A還能發(fā)送100字節(jié)（序號401至500）

SEQ=201

A超時重發(fā)，但不能發(fā)送序號500以后的數(shù)據(jù)

4ACK=5O1,WIN=200

允許A再發(fā)送200字節(jié)（序號501至700）

SEQ=501

A還能發(fā)送100字節(jié)（序號501至700）

<ACK=601,WIN=0|

不允許A再發(fā)送（到序號600的數(shù)據(jù)都已收到）

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

二、慢啟動和擁塞避免

-發(fā)送端的主機在確定發(fā)送報文段的速

率時，既要根據(jù)接收端的接收能力，

又要從全局考慮不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。

■因此，每一個TCP連接需要有以下兩

一千姆態(tài)聿量l]7丁/j

?接收端窗口rwnd(receiverwindow)又

森為通知窗口(advertisedwindow)□

?擁塞窗口cwnd(congestionwindow)□

68

接收端窗口rwnd和擁塞窗口cwnd

工接收窗口rwnd這是接收端根據(jù)其

目前的接收緩存大小所許諾的最新的

窗口值廠是來自接收端的流量控制。一

接收端將此窗口值放在TCP報文的

首部中的窗口字段，傳送給發(fā)送端。

■擁塞窗口cwnd(congestionwindow)~

是發(fā)送端根據(jù)自己估計的網(wǎng)絡(luò)擁塞程

度而設(shè)置的窗口值，是來自發(fā)送端的

流量控制o

69

■發(fā)送端的發(fā)送窗口的上限值應(yīng)當取為

接收端窗口rwnd和擁塞窗口cwnd這

兩個變量中較小的一個，即應(yīng)按以下

公式崎總T1

發(fā)送窗日的上限值=Min[rwnd,cwnd]

■當rwnd<cwnd時,是接收端的接收

能力限制發(fā)送窗日的最大修------

時，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞

限制發(fā)送窗口的最大值方

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

慢啟動算法的原理

■在剛開始發(fā)送時，可先將擁塞窗口

cwnd設(shè)置為一個最大報文段MSS的

數(shù)I武I丁I-----II□

■在每收到一個對新的報文段的確認后,

將擁塞窗口增加至2倍MSS的數(shù)值。

-用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞

窗口cwnd,可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的

速率更加合理。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

慢啟動擁塞避免慢啟動擁塞避免

當TCP連接進行初始化時，將擁塞窗口置為1。圖中

的窗口單位不使用字節(jié)而使用報文段。

慢啟動門限的初始值設(shè)置為16個報文段，

即ssthresh=16。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

發(fā)送端的發(fā)送窗口不能超過擁塞窗口cwnd和接收端

窗口rwnd中的最小值。我們假定接收端窗口足夠大,

因此現(xiàn)在發(fā)送窗口的數(shù)值等于擁塞窗口的數(shù)值。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

在執(zhí)行慢啟動算法時，擁塞窗口cwnd的初始值為1,

發(fā)送第一個報文段M0o

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

發(fā)送端收到ACK1（確認M0,期望收到M1）后，將

cwnd從1增大到2,于是發(fā)送端可以接著發(fā)送和

M2兩個報文段。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

接收端發(fā)回ACa和ACK3O發(fā)送端每收到一個對新報

文段的確認ACK,就把發(fā)送端的擁塞窗口加倍?，F(xiàn)在

發(fā)送端的cwnd從2增大到4,并可發(fā)送M4-M6*4

個報文段。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

「慢啟動1擁塞避免~1卜慢啟動I擁塞避免

發(fā)送端每收到一個對新報文段的確認ACK,就把發(fā)送

端的擁塞窗口加倍，因此擁塞窗口cwnd隨著傳輸次

數(shù)按指數(shù)規(guī)律增長。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

慢啟動擁塞避免慢啟動擁塞避免

當擁塞窗口cwnd增長到慢開始門限值ssthresh時

（即當cwnd=16時），就改為執(zhí)行擁塞避免算法,

擁塞窗口按線性規(guī)律增長。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

假定擁塞窗口的數(shù)值增長到24時，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)超時

（表明網(wǎng)絡(luò)擁塞了）。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

更新后的ssthresh值變?yōu)?2（即發(fā)送窗口數(shù)值24

的一半），擁塞窗口再重新設(shè)置為1,并執(zhí)行慢啟動

算法。

慢啟動和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例

當cwnd=12時改為執(zhí)行擁塞避免算法，擁塞窗口

按按線性規(guī)律增長，每經(jīng)過一個往返時延就增加一

個MSS的大小。

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

乘法減小(multiplicativedecrease)

■“乘法減小”是指不論在慢啟動階段還

是擁塞避免階段,；只要出現(xiàn)T次超時

(即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞)，就把慢啟

動門限值ssthresh設(shè)置為當前的擁塞

窗口值乘以0.5。

■當網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時，ssthresh值就

下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)

中的分組數(shù)。82

8.4傳輸控制協(xié)議TCP

加法增大(additiveincrease)

■“加法增大”是指執(zhí)行擁塞避免算法

后，當收到對所有