第3章 网络体系结构传输层和应用层

U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
序号字段——占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流 中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指 的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
比特 0
8
源 端 口
16
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
确认比特 ACK —— 只有当 ACK 1 时确认号字 段才有效。当 ACK 0 时，确认号无效。
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
紧急指针字段 —— 占 16 bit。紧急指针指出在本报 文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。
3 用户数据报协议
1.UDP的段结构
源端口 长度 数 据 目标端口 校验和
长度：指明包括UDP的头在内的数据 段的总长度
校验和：可选项，当不用时置为全0
2.UDP端口号
规定与TCP相同
协议名称 DNS SNMP OICQ TFTP 协议内容 域名解析服务 简单网络管理协议 聊天软件 简单文件传输协议 所使用的端口号 53 161 8080 69
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
同步比特 SYN —— 同步比特 SYN 置为 1，就表示 这是一个连接请求或连接接受报文。
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
确认号字段——占 4 字节，是期望收到对方的下一个 报文段的数据的第一个字节的序号。
主要特征： （1）传输数据前无需建立连接 （2）不对数据报进行检查与修改 （3）无需等待对方的应答 （4）具有较好的实时性，效率高 会出现分组丢失、重复、乱序，适用于无 需应答一次只传送少量数据的情况
UDP协议的应用 非常实用和可行的网络传输层协议。在优良的 网络环境中，其工作的效率较TCP协议要高， 具有TCP所望尘莫及的速度优势。 如视频电话会议系统等客户/服务器模式的网 络应用都需要使用UDP协议。
WIN=0
t5
WIN=20
48
2K
ACK为将要 确认的字节 号， WIN为可以 接收的窗口 大小。
发送方要发 送最多2K
t6
1K
SEQ= 4
096
1K 2K
TCP连接的建立与拆除
1.连接建立 三次握手,具体过程： 一方向另一方发送连接请求段，另一方回 应对连接请求的确认段，一方再发送对对 方确认段的确认。
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
选项字段 —— 长度可变。TCP 只规定了一种选项， 即最大报文段长度 MSS (Maximum Segment Size)。 MSS 告诉对方 TCP：“我的缓存所能接收的报文段 的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。”
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
MSS 是 TCP 报文段中的数据字段的最大长度。 序 号 数据字段加上 TCP 首部 20 字节 才等于整个的 TCP 报文段。 确 认 号 TCP 固定
首部 数据 偏移 保 留
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
首部 窗 口 紧 急 指 针
TCP 的流量控制
TCP 采用大小可变的滑动窗口进行流量控制。窗口 大小的单位是字节。 在 TCP 报文段首部的窗口字段写入的数值就是当前 给对方设置的发送窗口数值的上限。 发送窗口在连接建立时由双方商定。但在通信的过 程中，接收端可根据自己的资源情况，随时动态地 调整对方的发送窗口上限值(可增大或减小)。
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
终止比特 FIN (FINal) —— 用来释放一个连接。当 FIN 1 时，表明此报文段的发送端的数据已发送完 毕，并要求释放传输连接。
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
检验和 —— 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括 首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。
发送方 应用层写入 2K数据 t1
接收方 TCP滑动窗口协议 接收方缓冲区 接收方有4 0 空 4K
2K
SEQ=
0
t2 2K
096字节的缓 冲区， SEQ为定序 器（起始字 节号 ）
应用层写入 3K数据
=20 48 W IN ACK=20
t3
48
2K
SEQ= 2048
t4 Full
发送方被 阻塞
96 ACK=40 96 ACK=40
传输层和应用层
1引入传输层的原因
消除网络层的不可靠性； 提供从源端主机到目的端主机的可靠的、与 实际使用的网络无关的信息传输。
2传输层的基本功能 端到端的连接管理 端到端的差错控制 端到端的流量控制 端到端的拥塞控制
传输层与其上下层之间的关系
主机 A 传输服务用户 （应用层实体） 传输层服务访问点 TSAP 传输实体 应用层 主机 B 传输服务用户 （应用层实体） 层接口 传输协议
传输实体
传输层 层接口
网络层服务访问点 NSAP
网络层 （或网际层）
传输层的服务
传输层提供两种服务
• 面向连接的传输服务：连接建立，数据传输，连接释 放； • 无连接的传输服务。
- 1 ~ 4层称为传输服务提供者（transport service provider），4层以上称为传输服务用户 （transport service user）。
比特 0
8
源 端 口1624源自目 的 端 口31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
推送比特 PSH (PuSH) —— 接收 TCP 收到推送比特 置 1 的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不 再等到整个缓存都填满了后再向上交付。
比特 0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
复位比特 RST (ReSeT) —— 当 RST 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因）， 必须释放连接，然后再重新建立运输连接。
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
填充字段 —— 这是为了使整个首部长度是 4 字节的 整数倍。
TCP 的数据编号与确认
TCP 协议是面向字节的。TCP 将所要传送的报文 看成是字节组成的数据流，并使每一个字节对应于 一个序号。 在连接建立时，双方要商定初始序号。TCP 每次 发送的报文段的首部中的序号字段数值表示该报文 段中的数据部分的第一个字节的序号。 TCP 的确认是对接收到的数据的最高序号表示确 认。接收端返回的确认号是已收到的数据的最高序 号加 1。因此确认号表示接收端期望下次收到的数 据中的第一个数据字节的序号。