第6章 传输层教案(计算机网络)

第6章传输层
教学目标：
1、了解传输层的功能
2、掌握TCP和UDP协议的工作原理
3、理解TCP和UDP协议和上层通信机制
教学重点：
传输层的功能，TCP和UDP协议
教学难点：
TCP和UDP协议通信机制
教学课时：4课时
教学方法：
讲解法、讨论法、演示法、练习法
教学内容及过程：
第6章传输层
6.1内容简介
传输层是OSI七层参考模型的第四层，它为上一层提供了端到端（end to end）的可靠的信息传递。

物理层使我们可以在各链路上透明地传送比特流。

数据链路层则增强了物理层所提供的服务，它使得相邻节点所构成的链路能够传送无差错的帧。

网络层又在数据链路层基础上，提供路由选择、网络互联功能。

而对于用户进程来说，我们希望得到的是端到端的服务，传输层就是建立应用间的端到端连接，并且为数据传输提供可靠或不可靠的链接服务。

6.2传输层简介
一、传输层的定义
传输层是OSI模型的第4层。

一般来说，OSI下3层的主要任务是数据通信，上3层的任务是数据处理。

该层的主要任务用一句话表示就是“向用户提供可靠的端到端的服务，处理数据包的传输差错、数据包的次序、处理传输连接管理等传输方面的问题，以保证报文的正确传输”。

二、传输层功能
⏹连接管理
⏹流量控制
⏹差错检测
⏹对用户请求的响应
⏹建立无连接或面向连接的通信
→面向连接：会话建立、数据传输、会话拆除
→无连接：不保证数据的有序到达
6.3TCP协议
传输层协议为TCP（transmission control ptotocol），因此传输层也被称为TCP层。

TCP 协议是面向连接的端到端的可靠的传输层协议。

它支持多种网络应用程序，对下层服务没有多少要求，同时假定下层只能提供不可靠的数据报服务，并可以在多种硬件构成的网络上运行。

一、TCP分段格式
⏹序列号和确认号（32比特）
⏹ 窗口（16比特） ⏹ 校验和（16比特） ⏹ 数据（可变大小） ⏹ 头长度（4比特） ⏹ 标志（6比特） ⏹ FIN （完成） ⏹ PSH （推） ⏹ RST （复位） ⏹ SYN （同步） ⏹ 紧急指针（16比特） ⏹ 选项（可变长度） 二、TCP 的连接建立和拆除 1、TCP 的连接建立
2、TCP 的连接建立
发送 SYN
接收 SYN
1
发送 SYN
接收 SYN 发送 SYN, ACK
接收 SYN
1
2
3、TCP 连接建立
4、TCP 连接拆除
发送 SYN
接收 SYN 发送 SYN, ACK
建立会话
1
2
3
接收 SYN
三、TCP 可靠传输技术
当TCP 的连接建立好后，为保证数据传输的可靠，TCP 协议要求对传输的数据都进行确认，为保证确认的正常进行，TCP 协议首先对每一个分段都作了32位的编号，称为序列号。

每一个分段都按照从起始号递增的顺序进行编号。

TCP 协议通过序列号以及确保传输的可靠性，每一次传输数据时都会标明该段的编号，以便对方确认，同时在确认字段对已收到的TCP 分段确认。

确认并不需要单独发包确认，可以放在传到对方的TCP 分段中，在TCP 协议中并不直接确认收到哪些分段，而是通知发送方下一次该发送哪一个分段，表示前面的分段都已收到。

确认过程图如下：
Fin P
1
2 3
Ack P+1 Fin Q
4
Ack Q+1
四、TCP 流量控制
TCP 初始连接一旦建立，两端就能够使用全双工通信交换数据段，并缓存所发送和接收的段。

之所以要缓存所发送的段，是因为数据重传的需要，以防止数据段不能到达或不能按顺序到达接收端引起的差错。

TCP 采用滑动窗口机制实现流量控制功能。

6.4 UDP 一、UDP 的段格式
二、TCP 和UDP 比较
⏹ TCP 提供可靠的，面向连接的传输服务 ⏹ UDP 提供不可靠的，无连接的传输服务
发送 1
接收 1 发送 ACK 2
接收 ACK 2
发送 2
接收 2 接收 ACK 3
发送
ACK 3
⏹TCP是面向流的协议；UDP是基于数据报的协议
⏹TCP适用于一次传送大批量的数据
⏹UDP适用于多次少量数据的传输，实时性要求高的业务
⏹使用TCP传输的应用程序和协议包括：
→FTP
→Telnet
→SMTP
⏹使用UDP传输的应用程序和协议包括：
→RIP
→TFTP
→SNMP。