計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)項(xiàng)目化教程（第2版）課件 單元8 傳輸層協(xié)議與端口

單元8

傳輸層協(xié)議與端口《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程Computernetworktechnology單元8

傳輸層協(xié)議與端口-內(nèi)容列表《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程8.1傳輸層服務(wù)8.2傳輸控制協(xié)議（TCP）8.3用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）傳輸層服務(wù)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程Computernetworktechnology傳輸層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程傳輸層位于網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)的核心，為上層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層的主要功能包括分段與重組、流量控制、差錯(cuò)控制以及提供不同傳輸服務(wù)等。定義傳輸層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是傳輸層最常見(jiàn)的兩種協(xié)議。常見(jiàn)傳輸層協(xié)議TCP提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)，具有流量控制、差錯(cuò)控制和擁塞控制等功能。TCP服務(wù)UDP提供無(wú)連接的、不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高但允許少量丟包的應(yīng)用場(chǎng)景。UDP服務(wù)傳輸控制協(xié)議-TCP《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程連接導(dǎo)向可靠傳輸流量控制擁塞控制TCP是一種面向連接的協(xié)議，通信雙方必須先建立連接才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。TCP能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行流量控制，避免發(fā)送方過(guò)快地發(fā)送數(shù)據(jù)導(dǎo)致接收方無(wú)法處理。TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，通過(guò)確認(rèn)機(jī)制、重傳機(jī)制等保證數(shù)據(jù)能夠正確、有序地到達(dá)目的地。TCP還具備擁塞控制功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)能夠降低發(fā)送速率，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議-UDP《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程UDP是一種無(wú)連接的協(xié)議，通信雙方不需要建立連接即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。UDP不提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失、重復(fù)或亂序到達(dá)。由于UDP不需要進(jìn)行連接建立和維護(hù)等操作，因此具有更高的傳輸效率。UDP適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，如在線視頻、在線游戲等。無(wú)連接不可靠傳輸高效性適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用TCP與UDP比較《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程連接方式TCP是面向連接的，而UDP是無(wú)連接的。TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，而UDP則不提供。UDP的傳輸效率高于TCP，因?yàn)閁DP不需要進(jìn)行連接建立和維護(hù)等操作。TCP適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性要求較高的場(chǎng)景，如文件傳輸、電子郵件等；而UDP則適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)景，如在線游戲等?？煽啃孕蔬m用場(chǎng)景傳輸層端口尋址《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程端口號(hào)標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)通信中，端口是傳輸層的一個(gè)重要概念，用于標(biāo)識(shí)不同應(yīng)用程序或服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通信端點(diǎn)。端口使得同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的多個(gè)應(yīng)用程序可以獨(dú)立地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，而不會(huì)相互干擾。每個(gè)應(yīng)用程序通過(guò)監(jiān)聽(tīng)特定的端口來(lái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。端口作用端口（Port）定義傳輸層端口尋址-端口號(hào)類(lèi)型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程端口號(hào)應(yīng)用程序協(xié)議20文件傳輸協(xié)議（FTP）數(shù)據(jù)TCP21文件傳輸協(xié)議（FTP）控制TCP23TelnetTCP25簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）TCP80超文本傳輸協(xié)議（HTTP）TCP110郵局協(xié)議3（POP3）TCP公認(rèn)端口（0~1023）已注冊(cè)端口（1024~49151）動(dòng)態(tài)或私有端口（49152~65535）公認(rèn)端口也稱(chēng)熟知端口號(hào)，分配給最重要的TCP/IP應(yīng)用，如HTTP、SMTP/POP3等。傳輸層端口尋址-端口號(hào)類(lèi)型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程公認(rèn)端口（0~1023）已注冊(cè)端口（1024~49151）動(dòng)態(tài)或私有端口（49152~65535）端口號(hào)應(yīng)用程序協(xié)議1812RADIUS身份驗(yàn)證UDP1863MSNMessengerTCP2000思科信令連接控制協(xié)議（SCCP，用于VoIP語(yǔ)音）UDP這類(lèi)端口號(hào)分配給非公認(rèn)的應(yīng)用程序。使用這類(lèi)端口要按規(guī)定的手續(xù)登記，以防止重復(fù)。傳輸層端口尋址-端口號(hào)類(lèi)型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程公認(rèn)端口（0~1023）已注冊(cè)端口（1024~49151）動(dòng)態(tài)或私有端口（49152~65535）端口號(hào)應(yīng)用程序端口類(lèi)型53DNS公認(rèn)TCP/UDP端口161簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP公認(rèn)TCP/UDP端口531AOL即時(shí)通信，IRC公認(rèn)TCP/UDP端口動(dòng)態(tài)端口也稱(chēng)臨時(shí)端口，動(dòng)態(tài)分配給客戶端應(yīng)用。netstat命令《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)中開(kāi)放并運(yùn)行了哪些活動(dòng)的TCP連接列出正在使用的協(xié)議、本地地址和端口號(hào)、外部地址和端口號(hào)以及連接的狀態(tài)傳輸控制協(xié)議（TCP)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程ComputernetworktechnologyTCP的段結(jié)構(gòu)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程TCP雖然是面向字節(jié)流的，但TCP傳送的數(shù)據(jù)單元卻是報(bào)文段。一個(gè)TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分，而TCP的全部功能都體現(xiàn)在它首部的各字段中。TCP報(bào)文段首部的前20個(gè)字節(jié)是固定的，后面有4n字節(jié)是根據(jù)需要而增加的選項(xiàng)(n是整數(shù))。因此TCP首部的最小長(zhǎng)度是20字節(jié)。TCP數(shù)據(jù)部分TCP首部TCP報(bào)文段IP數(shù)據(jù)報(bào)的

數(shù)據(jù)部分IP首部《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程TCP數(shù)據(jù)部分TCP首部TCP報(bào)文段IP數(shù)據(jù)報(bào)的

數(shù)據(jù)部分IP首部TCP首部20字節(jié)的固定首部目的端口數(shù)據(jù)偏移檢驗(yàn)和選項(xiàng)（長(zhǎng)度可變）源端口序號(hào)緊急指針窗口確認(rèn)號(hào)保留FIN32位SYNRSTPSHACKURG位08162431填充發(fā)送在前TCP報(bào)文段的首部格式TCP的段結(jié)構(gòu)TCP創(chuàng)建可靠會(huì)話《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程主機(jī)間采用TCP進(jìn)行通信，連接和會(huì)話機(jī)制保障了TCP的可靠性。數(shù)據(jù)發(fā)送方向數(shù)據(jù)接受方法送請(qǐng)求。數(shù)據(jù)接收方回應(yīng)對(duì)連接請(qǐng)求的確認(rèn)段。數(shù)據(jù)發(fā)送方向?qū)Ψ桨l(fā)送確認(rèn)段的確認(rèn)。三次握手連接建立TCP連接終止《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程釋放連接在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，通信雙方都可以發(fā)出釋放連接的請(qǐng)求。TCP協(xié)議采用“文雅”的方式釋放連接，也就是說(shuō)，TCP連接的釋放是在兩個(gè)方向上分別釋放連接，每個(gè)方向上連接的釋放只終止本方向的數(shù)據(jù)傳輸。四次握手當(dāng)一個(gè)方向的連接釋放后，TCP的連接就處于“半連接”或“半關(guān)閉”狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)方向的連接都已釋放后，TCP連接才完全釋放TCP連接建立和終止-會(huì)話連接和終止的實(shí)例《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程SYN,SEQ=x客戶進(jìn)程服務(wù)器進(jìn)程LISTEN（被動(dòng)打開(kāi)）(主動(dòng)打開(kāi))SYN_SENTSYN_RCVDESTABLISHEDESTABLISHED(主動(dòng)關(guān)閉)FIN_WAIT_1FIN_WAIT_2LAST_ACKTIME_WAITCLOSED（全雙工數(shù)據(jù)傳送階段）SYN,ACK,SEQ=y,ACK=x+1ACK,SEQ=x+1,ACK=y+1FIN,SEQ=uACK,SEQ=v,ACK=u+1FIN,ACK,SEQ=v,ACK=u+1ACK,SEQ=u+1,ACK=v+1TIME_WAITCLOSE_ACKSYN_RCVDESTABLISHED數(shù)據(jù)傳輸TCP可靠性控制措施-面向連接的傳輸機(jī)制《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程TCP面向連接服務(wù)TCP數(shù)據(jù)段重組TCP創(chuàng)建可靠會(huì)話-超時(shí)重傳機(jī)制《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程重傳機(jī)制的核心是設(shè)立重傳定時(shí)器，該定時(shí)器在發(fā)送方開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)啟動(dòng)，如果在定時(shí)器超時(shí)前收到確認(rèn)數(shù)據(jù)段，定時(shí)器將被關(guān)閉，否則，就重傳數(shù)據(jù)段。TCP數(shù)據(jù)段重傳TCP可靠性控制措施-擁塞控制《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程擁塞控制是為了避免過(guò)多的數(shù)據(jù)同時(shí)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降或網(wǎng)絡(luò)崩潰。常見(jiàn)的擁塞控制策略包括慢啟動(dòng)、擁塞避免、快重傳和快恢復(fù)。當(dāng)TCP的發(fā)送速率達(dá)到慢啟動(dòng)閾值時(shí)，它會(huì)進(jìn)入擁塞避免階段。在這個(gè)階段，TCP會(huì)更加謹(jǐn)慎地增加發(fā)送速率，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。TCP擁塞控制TCP流量控制-滑動(dòng)窗口《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程滑動(dòng)窗口協(xié)議（SlidingWindowProtocol），屬于TCP協(xié)議的一種應(yīng)用，用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的流量控制，以避免擁塞的發(fā)生。該協(xié)議允許發(fā)送方在停止并等待確認(rèn)前發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)分組。由于發(fā)送方不必每發(fā)一個(gè)分組就停下來(lái)等待確認(rèn)。因此該協(xié)議可以加速數(shù)據(jù)的傳輸，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量?；瑒?dòng)窗口流量控制用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（UDP)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程ComputernetworktechnologyUDP的段結(jié)構(gòu)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP有兩個(gè)字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段有8個(gè)字節(jié)，由4個(gè)字段組成，每個(gè)字段都是2個(gè)字節(jié)。UDP的首部開(kāi)銷(xiāo)小，比TCP的20個(gè)字節(jié)的首部要短。IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分IP首部數(shù)據(jù)UDP首部UDP報(bào)文段《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程數(shù)據(jù)首部IP數(shù)據(jù)報(bào)偽首部源端口目的端口長(zhǎng)度檢驗(yàn)和UDP長(zhǎng)度源IP地址目的IP地址017字節(jié)44112122222發(fā)送在前數(shù)據(jù)首部UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP的段結(jié)構(gòu)UDP數(shù)據(jù)報(bào)的首部格式UDP服務(wù)場(chǎng)景《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程簡(jiǎn)單網(wǎng)