传输层协议设计 ppt课件
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第二单元 第5课《网络协议分层设》课件(共16张PPT)人教版(2024)初中信息科技七年级上册
活动1
游戏规则： 1. 一位同学扮演发送者，选择第二项或全部两项进行编码。 （1）把字符转成十进制数 （2）把十进制数转成二进制数 2．其他人拿到二进制数后，选择第一项或全部两项进行解码。 （1）把二进制数转成十进制数 （2）把十进制数转成字符 3．询问发送者的意图，大家按同一规则解码，看看能否得到相同结果。
一、网络协议
1:
计算机之间要相互交换 数据，必须“使用相同的语
2:
言”，即使用同种协议。
一、网络协议
“如何对数据进行编码”“如何分包传输”等，只是 网络协议要解决的一小部分问题。
实际上，不仅是分包传输策略和编码解码规则，互联 网中的计算机该如何标识、网络资源该如何定位等，都要 由网络协议来规定。
七年级信息科技
学
01 理解网络协议在网络通信过程的作用
习
02 知道分层思想
目
03 知道TCP/IP的层次结构和各层的功能
标
04 了解网络协议的创新
红灯停，绿灯行。走路要遵守交通规则，那么网 络中是否也存在规则呢？又如何遵守呢？
学习内容
一 网络协议 二 分层
01
网络协议
一、网络协议
在互联网中，网页、电子邮件、视频、聊天信 息等，都会被转化为1和0组成的二进制数进行传输。 二进制数具体代表什么，就需要通信双方事先进行 约定。
购购买买者者
核对并确认订单 订单、厂家、商品等信息
二、分层
互联网使用的基础协议是
TCP/IP，它由很多协议构成， 名 称 描 述
主要协议
按照分层思想，可以得到右侧 的层次结构。应用层，负责使 用从互联网传来的数据；传输
应用层 传输层
负责如何使用数 据
《TCPIP协议详解》课件
04
05
链路层负责处理网络接口和 硬件细节，如以太网协议。
02
网络接口层
物理层
物理层功能
物理层负责传输原始比特流，实现比特流的 传输与接收。
物理层设备
物理层设备包括各种传输媒介，如双绞线、 同轴电缆、光纤等。
物理层协议
物理层协议定义了比特流传输的电气特性、 机械特性、功能特性等。
物理层与数据链路层的关系
层次，每个层次都有明确的任务和功能。
TCP/IP协议的层次结构
应用层负责处理特定的应用 程序细节，如HTTP、FTP等
协议。
TCP/IP协议分为四个层次： 应用层、传输层、网络层和
链路层。
01
02
03
传输层负责提供端到端的数 据传输服务，如TCP和UDP
协议。
网络层负责数据包的路由和 寻址，如IP协议。
《TCPIP协议详 解》PPT课件
目录
• TCP/IP协议概述 • 网络接口层 • 网际层 • 传输层 • 应用层 • TCP/IP协议的应用与发展
01
TCP/IP协议概述
TCP/IP协议的起源
TCP/IP协议起源于上世纪70年 代，最初是为了满足
ARPANET网络的需求而开发 的。
随着互联网的不断发展， TCP/IP协议逐渐成为全球范 围内广泛使用的通信协议标
POP协议用于从邮件服务器接收电子 邮件，允许用户下载邮件到本地计算 机上。
POP命令
POP协议定义了一组命令，用于在邮 件客户端和服务器之间进行通信和控 制邮件下载和管理。
06
TCP/IP协议的应用与发 展
TCP/IP协议的应用场景
互联网通信
TCP/IP协议是互联网的基础， 用于实现全球范围内的数据传
计算机网络传输层PPT课件
➢ 传输层的协议数据单元TPDU，传输实体接收来自应用 层的数据，加上传输层报头，得到TPDU。
简单连接管理状态图
一套传输原语 — Berkeley Sockets
➢ 连接释放是对称的。
举例：传输服务的实现
➢ 一个本地的应用程序和几个远程应用程序利用面向连接的传输层服务完成 通信的操作过程如下。
接请求。 ➢ A 发出序号为X的第一个数据DATA，并确认B的序号为Y的接受连接确认。
连接请求
CR(seq=x)
接)
发送数据，回送确认
DATA(seq=x, ACK=y)
连接成功!
主机A
主机B
重复的CR
➢ 如果出现了重复的建立连接请求CR的情况，三次握手 可以很好的解决。
➢ 蓝兵穿越白军防地是不可靠通信。 ➢ 蓝军2不知道蓝军1是否收到确认，不能贸然行动。 ➢ 即使采用三次握手释放连接，也会出现最后的确认丢失，应
答TPDU丢失、应答及后续释放请求丢失的情况。 ➢ 没有一个满意的解决问题的方法。
三次握手 + 定时器的方法释放连接
➢ 在实际的通信过程中，使用三次握手 + 定时器的方法 释放连接，在绝大多数情况下是成功的。
➢ 解决延迟重复分组的关键是丢弃过时的分组，可用如 下方法：
➢ 非重复的TSAP ➢ 过时连接表 ➢ 分组的TTL机制 ➢ 三次握手机制
非重复的TSAP
➢ 原理
➢ 废弃使用过的传输地址。
➢ 方法
➢ 系统为每次的传输连接赋予一个新的传输地址。 ➢ 当此连接被释放的时候，此传输地址就被废弃了。
➢ 缺点
➢ 缺点
➢ 消除重复连接请求依赖通信子网完成。 ➢ 不能避免网络层分组传输的不可靠性。
简单连接管理状态图
一套传输原语 — Berkeley Sockets
➢ 连接释放是对称的。
举例：传输服务的实现
➢ 一个本地的应用程序和几个远程应用程序利用面向连接的传输层服务完成 通信的操作过程如下。
接请求。 ➢ A 发出序号为X的第一个数据DATA，并确认B的序号为Y的接受连接确认。
连接请求
CR(seq=x)
接)
发送数据，回送确认
DATA(seq=x, ACK=y)
连接成功!
主机A
主机B
重复的CR
➢ 如果出现了重复的建立连接请求CR的情况，三次握手 可以很好的解决。
➢ 蓝兵穿越白军防地是不可靠通信。 ➢ 蓝军2不知道蓝军1是否收到确认，不能贸然行动。 ➢ 即使采用三次握手释放连接，也会出现最后的确认丢失，应
答TPDU丢失、应答及后续释放请求丢失的情况。 ➢ 没有一个满意的解决问题的方法。
三次握手 + 定时器的方法释放连接
➢ 在实际的通信过程中，使用三次握手 + 定时器的方法 释放连接，在绝大多数情况下是成功的。
➢ 解决延迟重复分组的关键是丢弃过时的分组，可用如 下方法：
➢ 非重复的TSAP ➢ 过时连接表 ➢ 分组的TTL机制 ➢ 三次握手机制
非重复的TSAP
➢ 原理
➢ 废弃使用过的传输地址。
➢ 方法
➢ 系统为每次的传输连接赋予一个新的传输地址。 ➢ 当此连接被释放的时候，此传输地址就被废弃了。
➢ 缺点
➢ 缺点
➢ 消除重复连接请求依赖通信子网完成。 ➢ 不能避免网络层分组传输的不可靠性。
第8章 传输层协议
校 验 和（16 位）
选 项 与 填 充（≤40 字节）
数 据（必须填充成 16 比特的整数倍）
图 8-2 TCP 段格式
Page 8
TCP段：
0 4 8
紧急指针：当URG置1时有效，此时表明 段数据中含有紧急数据。紧急指针定义了 一个数，这个数加到序号字段就得到数据 部分最后一个紧急字节的编号。
8.3.1 TCP连接的建立 • 在传送数据前，TCP在通信主机进程间建立TCP连接。 • 理论上，建立连接只需要一个请求和一个响应。但是信 息可能丢失，因此，TCP采用超时重传机制。 • 新问题：重复连接问题。 • TCP采用的方法：接收方根据收到TCP段的序号来区分 重复的TCP段。 • 为了保证可靠地建立和拆除连接，TCP分别采用了三次 握手和四次握手过程。 Page 16
数据
0
8
16 源 IP 地 址（32 比特） 目 的 IP 地 址（32 比特）
31
全 0（8 比特）
协议（8 比特）
TCP 总长度 （16 比特）
图 8-3 TCP 伪首部格式
校验和：16b长。采用端到端校验。不仅校验整个TCP 段，还校验伪首部。伪首部信息来自封装TCP段的IP数 据报首部。
校验伪首部的原因：要验证本次TCP通信是正确的， 除了要校验TCP段中的端口等信息，还要校验通信的IP 地址、协议、段长度等信息也是正确的。
代码
长度
2字节
00000010 00000100
Page 13
代码
长度
1字节
f
00000011 00000011
• 窗口规模因子选项：3字节，代码字段为3，长度字段为3。 • 作用：在段首部中有一个16比特的窗口大小字段，用于告诉对方 当前本机空闲接收缓存的大小，最大只能是65535字节。但在高 吞吐率和低延迟的网络，65535字节的窗口仍然嫌小。此时可通 过窗口规模因子选项来扩大窗口。 • 扩展后的窗口大小为： Wn=Wo×2f Wo为窗口大小字段的值，f为选项中的窗口规模因子。
物联网传输层技术课件PPT(53页)
第3章 物联网传输层
❖ 传输层主要分：
▪ 有线通信
▪ 无线通信
❖ 两种通信方式对物联网产业来说处于同等重要、 互相补充的作用。例如，工业化和信息化“两化 融合”业务中大部分还是有线通信，智能楼宇等 领域也还是以有线通信为主。
❖ 有线通信将来会成为物联网产业发展的主要支撑， 但无线通信技术也是不可或缺的。
❖ 2010年1月13日国务院总理温 家宝主持召开国务院常务会议，决 定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。
▪
物联网概论
8
三网融合
❖ 有线广域网在物联网应用中的一个劣势就是众所周知的IP 地址不够的问题，在IPv6未全面实施之前，这个问题将制 约有线网在物联网业务中的使用。
❖ 而无线广域网可以通过发SIM卡（电话ID号码）的方式解 决每个智能物件对应一个ID（号码）的问题。尽管如此， 中国电信、歌华有线等以有线网络为主的营运商也都有宏 大的物联网业务计划，例如在智能家庭网关（Home Gateway）领域，歌华有线凭借机顶盒的部署基础占据 一定优势。
❖是建立在现场总线技术基础上的网络结构 80年代中期，美国Rosemount 公司开发了一种可寻址的远程传感器（HART）通信协议
智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络） WorldFIP协议按照OSI参考模型定义了物理层、数据链路层和应用层。
物联网概论
物联网传输层技术
教学内容
3.1 有线通信传输层
3.1.1 三网融合 3.1.2 现场总线
3.2 无线通信传输层
3.2.1 长距离无线通信 3.2.2 短距离无线通信 3.3 协议与标准 （ZigBee） （WiFi） （WiMAX） 3.3.4 ISO （Bluetooth）
安全协议ppt 第4章 传输层安全SSL和TLS
数的计算公 式见p.118-p.119，计算过程步骤如下： 1. 由预主密钥、客户端随机数和服务器端随机 数共同生成主密钥。 2. 由主密钥、客户端随机数和服务器端随机数 共同生成密钥分组。 3. 把密钥分组分成6块，按照所需的密钥长度 依次截取得到Mcs、Msc、Ecs、Esc、IVcs （客户端初始向量）、和IVsc（服务器初始 向量）。
客户端
ClientHello
算法、随机数（用于防止密钥推 导和重放攻击） 算法，随机数，会话ID
服务器端
p.117 图4.6 用D-H 交换生成预共享密钥 的SSL流程
对各种算法达成一致
ServerHello 证书 Certificate ServerKeyExchange
密钥素材
用服务器公钥加密的密 钥素材
4.4 SSL v3 记录
记录层是SSL的数据承载层，记录是它的数据传输单位。 握手、警告、更改密码规范和高层协议数据都要封装到SSL记录 中投递。 SSL标准以规范语言描述记录格式及处理过程。 杂项：/*… */表示注释 数字：unit8,unit16,unit24,unit32,unit64 向量：元素序列，定长向量：T T’[n]，
3.0，1996年发布，增加了一些算法，修改了一些缺陷 TLS 1.0(Transport Layer Security, 也被称为SSL 3.1)， 1997年IETF发布了Draft，同时，Microsoft宣布放弃PCT， 与Netscape一起支持TLS 1.0 1999年，发布RFC 2246(The TLS Protocol v1.0)
服务器
SYN+ACK ACK
三次握手协议建 立TCP连接
客户端
ClientHello
算法、随机数（用于防止密钥推 导和重放攻击） 算法，随机数，会话ID
服务器端
p.117 图4.6 用D-H 交换生成预共享密钥 的SSL流程
对各种算法达成一致
ServerHello 证书 Certificate ServerKeyExchange
密钥素材
用服务器公钥加密的密 钥素材
4.4 SSL v3 记录
记录层是SSL的数据承载层，记录是它的数据传输单位。 握手、警告、更改密码规范和高层协议数据都要封装到SSL记录 中投递。 SSL标准以规范语言描述记录格式及处理过程。 杂项：/*… */表示注释 数字：unit8,unit16,unit24,unit32,unit64 向量：元素序列，定长向量：T T’[n]，
3.0，1996年发布，增加了一些算法，修改了一些缺陷 TLS 1.0(Transport Layer Security, 也被称为SSL 3.1)， 1997年IETF发布了Draft，同时，Microsoft宣布放弃PCT， 与Netscape一起支持TLS 1.0 1999年，发布RFC 2246(The TLS Protocol v1.0)
服务器
SYN+ACK ACK
三次握手协议建 立TCP连接
第6章-传输层PPT课件
TPDU的发送过程
图8-3 TPDU、分组和帧的嵌套关系
伯克利套接字（Berkeley Socket）
Socket Programmin g Example: Internet
6-6-1
Client code using
sockets.
Socket Programmin g Example: Internet (2)
顺序号（ sequence number ）
确认号（ acknowledgement number ）
TCP报 头长度
保留
UAP RS F RCS S Y I GKHT NN
窗口大小（ window size ）
校验和（ checksum ）
多路复用
向上多路复用：多个传输层的连接公用一个网络层的连接,将提 高网络层连接的利用率
向下多路复用：一个传输层的连接通过多个网络层连接来发送, 可增加其有效带宽传送,速率将得到提高
崩溃的恢复
（1）网络崩溃的恢复 1）数据报子网 数据报子网是不可靠的，在传输层有一个缓冲区用来保
存所有已发送的但还没收到确认的数据。如果传输层对 丢失的TPDU留有副本，可以通过重发来解决。 2）虚电路子网 虚电路子网不保存发送数据的副本，在网络恢复后重新 建立连接，并询问远端的传输实体哪些TPDU已经收到 （只需知道最后收到的数据的序号就可以知道接收方哪 些数据收到了，哪些没有收到），没有收到的则必须重 发。
滑窗口概念
图 8-20 (a) 窗口内包括 8 个分组的滑动窗口协议 (b) 收到对 1 号分组的确认信息后，窗口滑动，使得 9 号分组也能被发送
滑动窗口概念
图 8-21 使用窗口大小为 3 的滑动窗口协议传输分组示例
第5讲传输层-PPT精品文档
端口及其分类
端口用一个 16 bit 端口号进行标志。
端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机 应用层中的各进程。在因特网中不同计算机的相同端口号 是没有联系的。 一类是熟知端口
– 其数值一般为 0~1023。当一种新的应用程序出现时，必须为它指派 一个熟知端口。
另一类称为登记端口号
传输实体
网络层服务访问点 NSAP
网络层 （或网际层）
/34
传输层向上提供可靠的和不可 靠的逻辑通信信道
应 用 层
发 送 进 程
数据
接 收 进 程
数据
发 送 进 程
数据
接 收 进 程
？
数据
传 输 层
全双工可靠信道 不可靠信道 使用 TCP 协议 使用 UDP 协议
TCP/IP 体系中的传输层
– 用来随时分配给请求通信的客户进程。 数值为1024~49151，为没有 熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在 IANA 登记，以防止重复。
用户数据报协议 UDP
– UDP功能和特点
– 报文格式
/34
传输层概述
从通信和信息处理的角度看，传输层向它上面的应 用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层， 同时也是用户功能中的最低层。
面向信息处理 应用层
用户功能
传输层 面向通信 网络层 数据链路层 物理层
/34
网络功能
传输层的主要功能
– 连接建立延迟 – 连接建立失败概率 – – – – 容错率 保护性 优先权 回弹率
– 吞吐量
– 传输延迟 – 残留差
/34
传输层提供的逻辑通信
5 4 3 2 1 IP 层 AP1 AP 2 应用进程 应用进程 端口 传输层提供应用进程间的逻辑通信 端口 AP3 AP4 5 4 3 2 1
第6章 传输层协议及分析PPT课件
8
端口在进程之间的通信中所起的作用
发送方
应用进程
应 用 层
端口
传
输
TCP 复用
UDP 复用
层
TCP 报文段
UDP 用户数据报
网
络
IP 复用
层
接收方
应用进程
端口
TCP 分用
UDP 分用
TCP 报文段
UDP 用户数据报
IP 分用
IP 数据报
IP 数据报
31.10.2020
9
端口
• 端口用一个 16 bit 端口号进行标志。 • 端口号只具有本地意义，即端口号只是为
11
插口(socket)
• TCP 使用“连接”(而不仅仅是“端口”)作为最 基本的抽象，同时将 TCP 连接的端点称为插口 (socket)，或套接字、套接口。
• 插口和端口、IP 地址的关系是：
IP 地址
131.6.23.13
端口号
1500
插口(socket) 131.6.23.13,
1500
Ethernet
31.10.2020
帧头 目的地址 源地址 包类型
包数 据
TCP的报文传送
• UDP即用户数据报协议，它是面向无连接的，可 提供高效率的服务，相当于OSI传输层中的TP0。
31.10.2020
15
传输层向上提供可靠的和不可靠 的逻辑通信信道
应 发
用送 层进
程 数据
接
收 进 程 数据
传 输
全双工可靠信道
层
使用 TCP 协议
发
送 进 程 数据
接
收
？
进
程 数据
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app
Connectionless:
– No handshaking between UDP sender, receiver
– Each UDP segment handled independently of others
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No connection establishment
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32 bits source port # dest port #
other header fields
application data
(message)
TCP/UDP segment format
ppt课件
UDP, cont.
Often used for
streaming
– Fate-sharing
– Completeness/correctness of function implementations
<< 上一页 4 下一页 &gUDP provides just integrity and demux TCP adds…
– Connection-oriented – Reliable – Ordered – Point-to-point – Byte-stream – Full duplex – Flow and congestion controlled
TCP
UDP
ICMP
IP
ARP
Link Layer (e.g. Ethernet, ATM)
Physical Layer (e.g. Ethernet, SONET)
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ppt课件
传输层协议
实现端到端的数据传输
– Protocol implemented entirely at the ends
Internet传输层协议设计
1
ppt课件
提纲
传输层协议概述 UDP协议简介 TCP协议简介与可靠性设计 TCP窗口流控 TCP拥塞控制机制分析 Tahoe, Reno源算法 RED主动队列管理算法
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ppt课件
TCP/IP协议栈
Applications (e.g. Telnet, HTTP)
ppt课件
Multiplexing / demultiplexing
segment - unit of data
exchanged between transport layer entities
– aka TPDU: transport protocol data unit
Demultiplexing: delivering received segments to correct app layer processes
– Fate sharing
application-layer data
segment
P1
header
M
application
segment Ht M transport
Hn segment network
receiver
P3
P4
M
M
application transport network
M P2
application transport network
multimedia apps Length, in
– Loss tolerant
bytes of UDP
– Rate sensitive
Other UDP uses (why?):
segment, including header
– DNS
– SNMP
Reliable transfer over UDP: add reliability at application layer
Communication abstraction:
– Reliable – Ordered – Point-to-point – Byte-stream – Full duplex – Flow and congestion controlled
Protocol implemented entirely at the ends
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ppt课件
UDP: User Datagram Protocol [RFC 768]
Minimal Transport Service:
“Best effort” service, UDP segments may be:
– Lost – Delivered out of order to
<< 上一页 7 下一页 >>
ppt课件
Multiplexing / demultiplexing
Multiplexing:
gathering data from multiple app processes, enveloping data with header (later used for demultiplexing)
multiplexing/demultiplexing: based on sender, receiver
port numbers, IP addresses source, dest port #s in each segment well-known port numbers for specific applications, e.g. DNS on port 53
– Application-specific error recover!
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32 bits
Source port # Length
Dest port # Checksum
Application data
(message)
UDP segment format
ppt课件
Introduction to TCP
(which can add delay)
Simple: no
connection state at sender, receiver
Small header
No congestion control: UDP can
blast away as fast as desired: dubious!
Connectionless:
– No handshaking between UDP sender, receiver
– Each UDP segment handled independently of others
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No connection establishment
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32 bits source port # dest port #
other header fields
application data
(message)
TCP/UDP segment format
ppt课件
UDP, cont.
Often used for
streaming
– Fate-sharing
– Completeness/correctness of function implementations
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– Connection-oriented – Reliable – Ordered – Point-to-point – Byte-stream – Full duplex – Flow and congestion controlled
TCP
UDP
ICMP
IP
ARP
Link Layer (e.g. Ethernet, ATM)
Physical Layer (e.g. Ethernet, SONET)
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传输层协议
实现端到端的数据传输
– Protocol implemented entirely at the ends
Internet传输层协议设计
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Applications (e.g. Telnet, HTTP)
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Multiplexing / demultiplexing
segment - unit of data
exchanged between transport layer entities
– aka TPDU: transport protocol data unit
Demultiplexing: delivering received segments to correct app layer processes
– Fate sharing
application-layer data
segment
P1
header
M
application
segment Ht M transport
Hn segment network
receiver
P3
P4
M
M
application transport network
M P2
application transport network
multimedia apps Length, in
– Loss tolerant
bytes of UDP
– Rate sensitive
Other UDP uses (why?):
segment, including header
– DNS
– SNMP
Reliable transfer over UDP: add reliability at application layer
Communication abstraction:
– Reliable – Ordered – Point-to-point – Byte-stream – Full duplex – Flow and congestion controlled
Protocol implemented entirely at the ends
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UDP: User Datagram Protocol [RFC 768]
Minimal Transport Service:
“Best effort” service, UDP segments may be:
– Lost – Delivered out of order to
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Multiplexing:
gathering data from multiple app processes, enveloping data with header (later used for demultiplexing)
multiplexing/demultiplexing: based on sender, receiver
port numbers, IP addresses source, dest port #s in each segment well-known port numbers for specific applications, e.g. DNS on port 53
– Application-specific error recover!
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Source port # Length
Dest port # Checksum
Application data
(message)
UDP segment format
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Introduction to TCP
(which can add delay)
Simple: no
connection state at sender, receiver
Small header
No congestion control: UDP can
blast away as fast as desired: dubious!