計算機網(wǎng)絡課件

第一章概述

網(wǎng)絡的網(wǎng)絡

網(wǎng)絡把主機連接起來，而互聯(lián)網(wǎng)是把多種不同的網(wǎng)絡連接起來，因此互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡的網(wǎng)絡。

ISP

互聯(lián)網(wǎng)服務提供商ISP可以從互聯(lián)網(wǎng)管理機構(gòu)獲得許多IP地址，同時擁有通信線路以及

路由器等聯(lián)網(wǎng)設備，個人或機構(gòu)向ISP繳納一定的費用就可以接入互聯(lián)網(wǎng)。

目前的互聯(lián)網(wǎng)是一種多層次ISP結(jié)構(gòu)，ISP根據(jù)覆蓋面積的大小分為主干ISP、地區(qū)ISP

和本地ISP。

互聯(lián)網(wǎng)交換點IXP允許兩個ISP直接相連而不用經(jīng)過第三個ISP。

互聯(lián)網(wǎng)的組成

邊緣部分：所有連接在互我網(wǎng)上的主機，用戶可以直接使用；

核心部分：由大量的網(wǎng)絡和連接這些網(wǎng)絡的路由器組成，為邊緣部分的主機提供服務。

主機之間的通信方式

I.客戶-服務器（C/S）:客戶即是服務請求方，服務器是服務提供方。

2.對等（P2P）不區(qū)分客戶和服務器。

三種交換方式

1.電路交換

電路交換用于電話通信系統(tǒng)，兩個用戶要通信之前需要建立一條號用的物理鏈路，并且在整

個通信過程中始終占用該旌路。由于通信的過程中不可能?直在使用傳輸線路，因此電路交

換對線路的利用率很低，往往不到10%.

2.報文交換

報文交換用于郵局通信系統(tǒng)，郵局接收到一份報文之后，先存儲下來，然后把相同目的地的

報文一起轉(zhuǎn)發(fā)到下一個目的地，這個過程就是存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程。

3.分組交換

分組交換也使用了存儲轉(zhuǎn)發(fā)，但是轉(zhuǎn)發(fā)的是分組而不是報文。把整塊數(shù)據(jù)稱為一個報文，由

于?個報文可能很長，需要先進行切分，來滿足分組能處理的大小。在每個切分的數(shù)據(jù)前面

加上首部之后就成為了分組，首部包含了目的地址和源地址等控制信息。

存儲轉(zhuǎn)發(fā)允許在一條傳輸線路上傳送多個主機的分組，因此不需要占用端到端的線路資源。

相比于報文交換，由于分組比報文更小，存儲轉(zhuǎn)發(fā)的速度也就更快。

時延

總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延

1.發(fā)送時延主機或路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時間。

2.傳播時延電磁波在信道中傳播?定的距離需要花費的時間，電磁波傳播速度接近光速。

3.處理時延主機或路由器收到分組時進行處理所需要的時間.

4.排隊時延分組在路由器的輸入隊列和輸出隊列中排隊等待時間，取決于網(wǎng)絡當前通信量。

計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)*

I.七層協(xié)議

I.表示層：信息的語法語義以及它們的關(guān)聯(lián)，如加密解密、轉(zhuǎn)換翻譯、壓縮解壓縮：

2.會話層：不同機器上的用戶之間建立及管理會話。

2.五層協(xié)議

1.應用層：為特定應用程序提供數(shù)據(jù)傳輸服務，例如HTTP、DNS等。數(shù)據(jù)單位為報文.

2.運輸層：提供的是進程間的通用數(shù)據(jù)傳輸服務。由于應用層協(xié)議很多，定義通用的運輸層

協(xié)議就可以支持不斷增多的應用層協(xié)議。運輸層包括兩種協(xié)議：傳輸控制協(xié)議TCP,提供

面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，數(shù)據(jù)單位為報文段；用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP,提供無連接、

盡最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務，數(shù)據(jù)單位為用戶數(shù)據(jù)報。

3.網(wǎng)絡層：為主機之間提供服務，而不是像運輸層協(xié)議那樣是為主:機中的進程提供服務。網(wǎng)

絡層把運輸層產(chǎn)生的報文段或者用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組來進行傳輸。

4.數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)絡層針對的還是主機之間，而主機之間可以有很多鏈路，鏈路層協(xié)議就是

為相鄰結(jié)點之間提供服務，數(shù)據(jù)鏈路層把網(wǎng)絡層傳來的分組封裝成幀。

5.物理層：考慮的是怎樣在傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。物理層

的作用是盡可能屏版?zhèn)鬏斆襟w和通信手段的差異，使物理層上的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這再差

異。

3.數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程

在向卜的過程中，需要添加下層協(xié)議所需要的首部或者尾部，而在向上的過程中不斷拆開首

部和尾部。

路由器只有下面三層協(xié)議，因為路由器位于網(wǎng)絡核心中，不需要為進程或者應用程序提供服

務，因此也就不需要運輸層和應用層。

4.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

它只有四層，相當于五層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合并為網(wǎng)絡接口層。

現(xiàn)在的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)不嚴格遵循OSI分層概念，應用層可能會直接使用IP層或者網(wǎng)

絡接口層。

TCP/IP協(xié)議族是一種沙漏形狀，中間小兩邊大，IP協(xié)議在其中占用舉足輕重的地位。

第二章物理層

通信方式

單工通信；半雙工通信；全雙工通信。

帶通調(diào)制

模擬信號是連續(xù)的信號，數(shù)字信號是離?散的信號。帶通調(diào)制把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。

信道復用技術(shù)

1.頻分復用、時分復用（F/T）

頻分復用的所有用戶在相同的時間占用不同的頻率帶寬資源

時分復用的所有用戶在不同的時間占用相同的頻率帶寬資源。

使用這兩種方式進行通信，在通信的過程中用戶會一直占用一部分信道資源。這兩種方式

對信道的利用率都不高。

2.波分復用（W）

光的頻分復用。由于光的頻率很高，因此習慣上用波長而不是頻率來表示所使用的光載波。

3.碼分復用（C）

為每個用戶分配mbit的碼片，并且所有的碼片正交，對于任意兩個碼片S和T有

S-f=0

在擁有該碼片的用戶發(fā)送比特1時就發(fā)送該碼片，發(fā)送比特0時就發(fā)送該碼片的反碼

在計算時將0（X）11011記作（-1-1-1+1+1-1+1+1）,可以得到

-S-S=l-S-S>=—1其中卜為s的反碼。

當接收端使用碼片S對接收到的數(shù)據(jù)進行內(nèi)積運算時,結(jié)果為0的是其它用戶發(fā)送的數(shù)據(jù),

結(jié)果為1的是用戶發(fā)送的比特1,結(jié)果為-1的是用戶發(fā)送的比特0o

碼分復用需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量為原先的m倍。

第三章數(shù)據(jù)鏈路層

三個基本問題

1.封裝成幀將網(wǎng)絡層傳下來的分組添加首部和尾部，用于標記幀的開始和結(jié)束。

2.透明傳輸

3.差錯檢測目前數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗（CRC）來檢查比特差錯。

點對點信道-PPP協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)用戶通常需要連接到某個ISP之后才能接入到互聯(lián)網(wǎng)，PPP協(xié)議就是用戶計算機和

ISP進行通信時所使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

在PPP的幀中，F(xiàn)字段為幀的定界符，A和C暫時沒有意義。FCS是使用CRC的檢驗

序列。信息部分的長度不超過1500。

廣播信道?CSMA/CD協(xié)議*

在廣播信道上，同一時間只能允許一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)、

CSMA/CD表示載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測。

多點接入：說明這是總線型網(wǎng)絡，許多計算機以多點的方式連接到總線上。

載波監(jiān)聽：每個站都必須K停地檢聽信道。在發(fā)送前，如果檢聽信道正在使用，就必須等待。

碰撞檢測：在發(fā)送中，如果檢聽信道己有其它站正在發(fā)送數(shù)據(jù)，就表示發(fā)生了碰撞。

爭用期2T

記端到端的傳播時延為，，最先發(fā)送的站點最多經(jīng)過2T就可以知道是否發(fā)生了碰撞，稱

2T為爭用期。只有經(jīng)過爭用期之后還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。

當發(fā)生碰撞時，站點要停止發(fā)送，等待一段時間再發(fā)送。

集線器

從表面上看，使用集線器的局域網(wǎng)在物理上是?個星型網(wǎng)。但是集線器使用電子器件來模擬

實際纜線的工作，邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，整個系統(tǒng)仍像一個傳統(tǒng)以太網(wǎng)那樣運行。

MAC層

MAC地址是6字節(jié)（48位）的地址，用于唯一表示網(wǎng)絡適配器（網(wǎng)卡），一臺主機擁有

多少個適配器就有多少個MAC地址，例如筆記本電腦普遍存在無線網(wǎng)絡適配器和有線網(wǎng)

絡適配器。

MAC幀用類型字段來標記上層使用什么協(xié)議；數(shù)據(jù)字段長度在46-1500之間，如果太小

則需要填充；FCS為幀檢驗序列，使用的是CRC檢驗方法；前面插入的前同步碼只是為

了計算FCS臨時加入的，計算結(jié)束之后會丟棄。

虛擬局域網(wǎng)可建立與物理位置無關(guān)邏輯組，只有同一個虛擬局域網(wǎng)中成員才會收到廣播信息

第四章網(wǎng)絡層*

網(wǎng)際協(xié)議IP概述

網(wǎng)絡層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交互的數(shù)據(jù)報服務。使用IP協(xié)議,

可以把異構(gòu)的物理網(wǎng)絡連接起來，使得在網(wǎng)絡層看起來好像是一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡。

與IP協(xié)議配套使用的還有三個協(xié)議：

地址解析協(xié)議ARP、網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP、網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP

IP數(shù)據(jù)報格式

版本：有4（IPv4）和6（IPv6）兩個值；

首部長度：占4位，因此最大值為15。值為1表示的是1個32位字的長度，也就是4

字節(jié)。因為首部固定長度為20字節(jié)，因此該值最小為5。如果可選部分的長度不是4字

節(jié)的整數(shù)倍?，就用尾部的填充部分來填充。

區(qū)分服務：用來獲得更好的服務，?般情況下不使用用.

總長度：包括首部長度和數(shù)據(jù)部分長度。

標識：在數(shù)據(jù)報長度過長從而發(fā)生分片的情況，相同數(shù)據(jù)報的不同分片具有相同的標取符。

片偏移：和標識符一起，用于發(fā)生分片的情況。片偏移的單位為8字節(jié)。

生存時間：TTL,它的存在為了防止無法交付的數(shù)據(jù)報在互聯(lián)網(wǎng)中不斷兜圈子。以路由器

跳數(shù)為單位，當TTL為0時就丟棄數(shù)據(jù)報。

協(xié)議：指出攜帶的數(shù)據(jù)應該上交給哪個協(xié)議進行處理，例如ICMP、TCP、UDP等。

首部檢驗和：因為數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個路由器，都要重新計算檢驗和，因此檢驗和不包含數(shù)據(jù)

部分可以減少計算的工作量。

IP地址編址經(jīng)歷了三個歷史階段：

1.分類的IP地址由兩部分組成網(wǎng)絡號和主機號，不同類別具有固定不同的網(wǎng)絡號長度

2.劃分子網(wǎng)外部網(wǎng)絡看不到子網(wǎng)的存在。要使用子網(wǎng)，必須配置子網(wǎng)掩碼。

3.無分類編址CIDR（構(gòu)成超網(wǎng)）

使用網(wǎng)絡前綴和主機號來對IP地址進行編碼，網(wǎng)絡前綴的長度可以根據(jù)需要變化。

CIDR的記法上采用在IP地址后面加上網(wǎng)絡前綴長度的方法，例如/20表示

前20位為網(wǎng)絡前綴。

CIDR的地址掩碼可以繼續(xù)稱為子網(wǎng)掩碼，子網(wǎng)掩碼首1長度為網(wǎng)絡前綴的長度。

把這種通過使用網(wǎng)絡前綴來減少路由表項的方式稱為路由聚合，也稱為構(gòu)成超網(wǎng)。

在路由表中每個項FI由“網(wǎng)絡前綴”和“下一跳地址”組成，在查找時可能會得到不止一個

匹配結(jié)果，應當采用最長前綴匹配。

IP地址和MAC地址

網(wǎng)絡層實現(xiàn)主機之間的通信，而鏈路層實現(xiàn)具體每段鏈路之間的通信。因此在通信過程中，

IP數(shù)據(jù)報的源地址和日的地址始終不變，而MAC地加隨著鏈路的改變而改變。

地址解析協(xié)議ARP實現(xiàn)由IP地址得到MAC地址。

每個主機都有一個ARP高速緩存，存放映射表。如果一個IP地址到MAC地址的映射

不在該表中，主機通過廣播的方式發(fā)送ARP請求分組，匹配IP地址的主機會發(fā)送ARP

響應分組告知MAC地址。

路由器的結(jié)構(gòu)

從功能上可以劃分為兩大部分：路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)。

分組轉(zhuǎn)發(fā)部分由三部分組成：交換結(jié)構(gòu)、一組輸入端口和一組輸出端口。

交換機與路由器的區(qū)別

I.交換機工作于數(shù)據(jù)鏈路層，能識別MAC地址，根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)鏈路層數(shù)據(jù)幀。具

有自學機制來維護IP地址與MAC地址的映射。

2.路由器位于網(wǎng)絡層，能識別IP地址并根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)分組。維護著路由表，根據(jù)路由

表選擇最佳路線。

路由器分組轉(zhuǎn)發(fā)流程

從數(shù)據(jù)報的首部提取目的主機的IP地址D,得到目的網(wǎng)絡地址No（路由表項是網(wǎng)絡號而

不是IP地址，這樣做大大減少了路由表條目數(shù)量）

若N就是與此路由器直接相連的某個網(wǎng)絡地址，則進行直接交付；

若路由表中有目的地址為D的特定主機路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給表中所指明的下跳路由

器；

若路由表中有到達網(wǎng)絡N的路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；

若路由表中有一個默認路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的默認路由器；

報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。

路由選擇協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)使用的路由選擇協(xié)議都是自適應的，能隨著網(wǎng)絡通信量和拓撲變化而自適應地進行調(diào)

整?；ヂ?lián)網(wǎng)可以劃分為許多較小的自治系統(tǒng)AS,一個AS可以使用一種和別的AS不同

的路由選擇協(xié)議。

可以把路由選擇協(xié)議劃分為兩大類：

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP,在自治系統(tǒng)內(nèi)部使用，如RIP和OSPF.

外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP,在自治系統(tǒng)之間使用，如BGPo

1.內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

RIP是一種分布式的基于距.離向量的路由選擇協(xié)議。距離是指跳數(shù)，直接相連的路由器跳數(shù)

為1,跳數(shù)最多為15,超過15表示不可達。

RIP按固定的時間間隔僅和相鄰路由器交換自己的路由表，經(jīng)過若干次交換之后，所有路由

器最終會知道到達本自治系統(tǒng)中任何一個網(wǎng)絡的最短距離和下一跳路由器地址。

距離向量算法：

對地址為X的相鄰路由器發(fā)來的RIP報文，先修改報文中的所有項目，把下一跳字段中

的地址改為X,并把所有的距離字段加1；

對修改后的RIP報文中的每一個項目，進行以下步驟：

若原來的路由表中沒有目的網(wǎng)絡N,則把該項目添加到路由表中；

否則：若下一跳路由器地址是X,則把收到的項FI替換原來路由表中的項目；否則：若收

到的項目中的距離d小于路由表中的距離，則進行更新（例如原始路由表項為Net2,5,P,

新表項為Net2,4.X,則更新）；否則什么也不做。

若3分鐘還沒有收到相令;路由器的更新路由表，則把該相鄰路由器標為不可達，即把距離

置為16o

RIP協(xié)議實現(xiàn)簡單，開銷小，但是RIP能使用的最大距離為15,限制了網(wǎng)絡的規(guī)模。并且

當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，要經(jīng)過比較長的時間才能將此消息傳送到所有路由器。

2.內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

開放最短路徑優(yōu)先OSPF不受某一家廠商控制，而是公開發(fā)表的；使用最短路徑算法SPF。

OSPF具有以下特點：

向本自治系統(tǒng)中的所有路由器發(fā)送信息，這種方法是洪泛法。

發(fā)送的信息就是與相鄰路由器的鏈路狀態(tài)，鏈路狀態(tài)包括與哪些路由器相連以及鏈路的度量,

度量用費用、距離、時延、帶寬等來表示。

只有當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器力會發(fā)送信息。所有路由器都具有全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖，

并且是一致的。相比RIP,OSPF的更新過程收斂的很快。

3.外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

AS之間的路由選擇很困難，主要是互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大。并且各個AS內(nèi)部使用不同的路由

選擇協(xié)議，就無法準確定義路徑的度顯。并且AS之間的路由選擇必須考慮有關(guān)的策略，

比如有些AS不愿意讓其它AS經(jīng)過。

BGP只能尋找一條比較好的路由，而不是最佳路由。它采用路徑向量路由選擇協(xié)議。

每個AS都必須配置BGP發(fā)言人，通過在兩個相鄰BGP發(fā)言人之間建立TCP連接來交

換路由信息。

網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP更有效地轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報和提高交付成功的機會。它封裝在1P數(shù)

據(jù)報中，但是不屬于高層協(xié)議。

ICMP報文分為差錯報告報文和詢問報文。

分組網(wǎng)間探測PING是ICMP的一個重要應用，主要用來測試兩臺主機之間的連通性。

P1NG的過程：

PING同一個網(wǎng)段的主機，查找目的主機的MAC地址，然后直接交付。如果無法查找到

MAC地址，就要進行一次ARP請求。

PING不同網(wǎng)段的主機，就發(fā)送給網(wǎng)關(guān)讓其進行轉(zhuǎn)發(fā)。同樣要發(fā)送給網(wǎng)關(guān)也需要通過杳找網(wǎng)

關(guān)的MAC地址，根據(jù)MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)。

IP多播在一對多的通信中，多播不需要將分組復:制多份，從而大大節(jié)約網(wǎng)絡資源。

虛擬專用網(wǎng)VPN使用公用的互聯(lián)網(wǎng)作為本機構(gòu)各專用網(wǎng)之間的通信載體

一個機構(gòu)并不需要把所有的主機接入到外部的互聯(lián)網(wǎng)中，機構(gòu)內(nèi)的計算機可以使用僅在本機

構(gòu)有效的IP地址（專用地址）。有三個專用地址塊：~55

-55-55

專用指機構(gòu)內(nèi)的主機只與本機構(gòu)內(nèi)的其它主機通信；虛擬指它有經(jīng)過公用的互聯(lián)網(wǎng)。

第五章運輸層*

網(wǎng)絡層只把分組發(fā)送到目的主機，但是真正通信的并不是主機而是主機中的進程。

運輸層提供了應用進程間的邏輯通信。運輸層向高層用戶屏蔽了卜面網(wǎng)絡層的核心細節(jié)，使

應用程序看見的好像在兩個運輸層實體之間有一條端到端的邏輯通信信道。

UDP和TCP的特點

用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議UDP傳輸控制協(xié)議TCP

UDP是無連接的，盡最大可能交付，沒有擁塞控制，面向報文（對于應用程序傳下來的報

文不合并也不拆分，只是添加UDP首部）。

TCP是面向連接的，提供可靠交付，有流量控制，擁塞控制，提供全雙工通信，面向字節(jié)

流（把應用層傳下來的報文看成字節(jié)流，把字節(jié)流組織成大小不等的數(shù)據(jù)塊）

UDP首部格式首部字段只有8個字節(jié)，包括源端口、弓的端口、長度、檢驗和。12字節(jié)

的偽首部是為了計算檢驗和而臨時添加的。

TCP首部格式

序號：用于對字節(jié)流進行編號，例如序號為301,表示第一個字節(jié)的編號為301,如果攜

帶的數(shù)據(jù)長度為100字節(jié)，那么下一個報文段的序號應為401o

確認號：期望收到的下一個報文段的序號。例如B正確收到A發(fā)送來的一個報文段，序

號為501,攜帶的數(shù)據(jù)長度為200字節(jié)，因此B期望下一個報文段的序號為701,B發(fā)

送給A的確認報文段中確認號就為70k

數(shù)據(jù)偏移：指的是數(shù)據(jù)部分距離報文段起始處的偏移量，實際I：指的是首部的長度。

確認ACK：當ACK=I時確認號字段有效，否則無效。TCP規(guī)定，在連接建立后所育傳

送的報文段都必須把ACK置1。

同步SYN：在連接建立時用來同步序號。當SYN=I,ACK=0時表示這是一個連接請求報

文段。若對方同意建立連接，則響應報文中SYN=LACK=lo

終止FIN：用來釋放一個連接，當FIN=I時，表示此報文段的發(fā)送方的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，

并要求釋放運輸連接。

窗口：窗口值作為接收方讓發(fā)送方設置其發(fā)送窗口的依據(jù)。之所以要有這個限制，是因為

接收方的數(shù)據(jù)緩存空間是有限的。

TCP的三次握手假設A為客戶端，B為服務器端。

首先B處于LISTEN（監(jiān)聽）狀態(tài)，等待客戶的連接請求。

A向B發(fā)送連接請求報文段，SYN=1,ACK=0,選擇一個初始的序號X。

B收到連接請求報文段，如果同意建立連接，則向A發(fā)送連接確認報文段，SYN=1,ACK=1,

確認號為x+1,同時也選擇一個初始的序號y。

A收到B的連接確認報文段后，還要向B發(fā)出確認，確認號為y+1,序號為x+lo

B收到A的確認后，連接建立。

TCP滑動窗口

窗口是緩存的一部分，用來暫時存放字節(jié)流。發(fā)送方和接收方各有一個窗口，接收方通過

TCP報文段中的窗口字段告訴發(fā)送方自己的窗口大小，發(fā)送方根據(jù)這個值和其它信息設置

自己的窗口大小。

接收窗口只會對窗口內(nèi)最后一個按序到達的字節(jié)進行確認

TCP可靠傳輸

TCP使用超時重傳來實現(xiàn)可靠傳輸：如果一個已經(jīng)發(fā)送的報文段在超時時間內(nèi)沒有收到確

認，那么就重傳這個報文段。

一個報文段從發(fā)送再到接收到確認所經(jīng)過的時間稱為往返時間RTT,加權(quán)平均往返時間

RTTs計算如下：

超時時間RTO應該略大于RRTs,TCP使用的超時時間計算如下：

其中RTTd為偏差，它與新的RRT和RRTs有關(guān)。

TCP流量控制

流量控制是為了控制發(fā)送方發(fā)送速率，保證接收方來得及接收。

接收方發(fā)送的確認報文中的窗口字段可以用來控制發(fā)送方窗口大小，從而影響發(fā)送方的發(fā)送

速率。例如將窗口字段設置為0,則發(fā)送方不能發(fā)送數(shù)據(jù)。

TCP擁塞控制

如果網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞，分組將會丟失，此時發(fā)送方會繼續(xù)重傳，從而導致網(wǎng)絡擁塞程度更高。

因此當出現(xiàn)擁塞時，應當控制發(fā)送方的速率。這一點和流量控制很像，但是出發(fā)點不同。流

量控制是為了讓接收方能來得及接受，而擁塞控制是為了降低整個網(wǎng)絡的擁塞程度。

TCP主要通過四種算法來進行擁塞控制：慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復。發(fā)送方需

要維護有一個叫做擁塞窗口(cwnd)的狀態(tài)變晟。注意擁塞窗口與發(fā)送方窗口的區(qū)別，擁

塞窗口只是一個狀態(tài)變量，實際決定發(fā)送方能發(fā)送多少數(shù)據(jù)的是發(fā)送方窗口。

為了便于討論，做如下假設：

接收方有足夠大的接收緩存，因此不會發(fā)生流量控制；

雖然TCP的窗口基于字節(jié)，但是這里設窗口的大小單位為報文段。

慢開始與擁塞避免

發(fā)送的最初執(zhí)行慢開始，令cwnd=l,發(fā)送方只能發(fā)送1個報文段；當收到確認后，將cwnd

加倍，因此之后發(fā)送方能常發(fā)送的報文段為：2、4、8...

注意到慢開始每個輪次都將cwnd加倍，這樣會讓cwnd增長速度非?？?，從而使得發(fā)送

方發(fā)送的速度增長速度過快，網(wǎng)絡擁塞的可能也就更高°設置一個慢開始門限ssthresh,當

cwnd>=ssthresh時,進入擁塞避免，每個輪次只將cwnd加1。

如果出現(xiàn)了超時，則令ssthresh=cwnd/2,然后重新執(zhí)行慢開始。

快重傳與快恢復

在接收方，要求每次接收到報文段都應該發(fā)送對已收到有序報文段的確認，例如已經(jīng)接收到

Ml和M2,此時收到M4,應當發(fā)送對M2的確認。

在發(fā)送方，如果收到三個重復確認，那么可以確認下一個報文段丟失，例如收到三個M2,

則M3丟失。此時執(zhí)行快重傳，立即重傳下一個報文段，

在這種情況下，只是丟失人別報文段，而不是網(wǎng)絡擁塞，因此執(zhí)行快恢復，令