计算机网络第5章运输层总结
网络 运输层
这里举一个现实中的例子
两个公司的经理要经常交换一些公文信 函，他们会将这些信函交给自己的秘书。 从经理的角度看，公文信函只要交给秘 书，就可以到达对方的经理。 经理好比应用层，而秘书好比传输层， 两边的秘书为两边的经理建立一条公文 信函的传输通道。
如下图所示，传输层为应用进程提供了一条 逻辑通道，将两个应用进程连接起来。这个 连接是跨越网络的。
运输层的必要性
当一台主机的应用层将数据交给传输层传输时，数 据并不会由这台主机的传输层直接到达目的主机的 传输层，因为传输层不知道走什么样的路才能到达 目的地，这是网络层需要完成的任务。 传输层需要网路层的支持，它会将数据交给网络层， 让网络层找到一条正确的路，将数据传输到目的地。 既然数据要靠网络层功能传递到目的主机，为什么 不让网络层直接为应用层提供服务，而又要增加一 个传输层呢？
运输层的必要性
2、网络层根据IP地址可以把数据传递到目的 主机，但是网路层不知道该把分组中的数据交 给目的主机的哪一个进程？ 所以网络层不能直接为应用层提供服务，需要 在网络层和应用层之间设置一层，来解决网络 层不能解决的问题，为应用层提供更好的服务， 这就是传输层。
运输层为相互通信的应用进程提供了 逻辑通信
端口是一种软件结构，是运输层协议和应用层 协议交互时的接口，每个端口有一个唯一的端 口号，并且有相应的输入和输出缓存。 一个应用进程通过系统调用可以绑定到运输层 协议（UDP或TCP）的一个端口上。 端口和应用进程是一一对应的，通过端口号能 确定主机内的一个应用进程。
5.1 运输层协议概述 5.1.1 进程之间的通信
从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面 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。 当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核 心部分的功能进行端到端的通信时，只有位于 网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层，而 网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用 到下三层的功能。
第五章运输层
TCP 与 UDP
两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作 运输协议数据单元 TPDU (Transport Protocol Data Unit)。
TCP 传送的数据单位协议是 TCP 报文段 (segment)
UDP 传送的数据单位协议是 UDP 报文或用户数 据报。
课件制作人：邓小鸿
5.2 用户数据报协议 UDP
5.2.1 UDP 概述
UDP 只在 IP 的数据报服务之上增加 了很少一点的功能，即端口的功能和 差错检测的功能。
虽然 UDP 用户数据报只能提供不可靠 的交付，但 UDP 在某些方面有其特殊 的优点。
课件制作人：邓小鸿
UDP 的主要特点
计算机网络（第 5 版）
第 5 章 运输层
课件制作人：邓小鸿
第 5 章 运输层
5.1 运输层协议概述 5.1.1 进程之间的通信 5.1.2 运输层的两个主要协议 5.1.3 运输层的端口
5.2 用户数据报协议 UDP 5.2.1 UDP 概述 5.2.2 UDP 的首部格式
课件制作人：邓小鸿
第 5 章 运输层（续）
课件制作人：邓小鸿
面向报文的 UDP
发送方 UDP 对应用程序交下来的报文，在添 加首部后就向下交付 IP 层。UDP 对应用层交 下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留 这些报文的边界。
应用层交给 UDP 多长的报文，UDP 就照样发 送，即一次发送一个报文。
接收方 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数据 报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应 用进程，一次交付一个完整的报文。
5.3 传输控制协议 TCP 概述 5.3.1 TCP 最主要的特点 5.3.2 TCP 的连接
计算机网络运输层
计算机网络运输层简介计算机网络是由多个不同的硬件设备和软件组成的复杂系统，通过网络连接这些设备和软件，使它们能够进行通信和数据传输。
在网络中，运输层是一个非常重要的层次，负责在源主机和目标主机之间提供可靠的数据传输服务。
本文将介绍计算机网络中的运输层，并详细解释其功能和作用。
运输层的功能和作用运输层是网络协议栈中的第四个层次，位于网络层和应用层之间。
它的主要功能是将数据从源主机传输到目标主机，并确保数据的可靠传输。
具体来说，运输层在数据传输过程中需要完成以下几个重要的任务：1. 传输数据分段在传输层中，数据会被切割成较小的分段进行传输。
这是因为在网络中传输大量数据的时候，如果将数据整体传输过去，会占用大量的带宽和传输资源。
通过将数据分成较小的分段，可以提高传输的效率，并减少网络拥塞的可能性。
2. 端口管理运输层通过端口进行数据的发送和接收。
端口是一个逻辑概念，用于标识运行在源主机和目标主机上的应用程序。
源主机通过端口将数据发送给目标主机上的特定应用程序，而目标主机上的应用程序则通过端口接收数据。
3. 多路复用和分解运输层可以同时为多个应用程序提供数据传输服务。
它通过多路复用将多个应用程序的数据打包在一起，然后通过网络传输给目标主机。
目标主机上的运输层再通过分解操作将接收到的数据分发给相应的应用程序。
4. 可靠性保证在数据传输过程中，网络可能出现丢包、错误和传输延迟等问题，这会导致数据的可靠性降低。
运输层通过使用一系列的机制，如确认、重传和流量控制，来确保数据的可靠传输和顺序交付。
5. 错误检测和纠正为了提高数据传输的可靠性，运输层会使用一些错误检测和纠正的方法，如校验和和序列号。
校验和用于检测数据在传输过程中是否发生了错误，而序列号则用于确保数据的按序传输。
运输层的协议计算机网络中有两个主要的运输层协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCPTCP是一个面向连接的协议，它提供可靠的数据传输服务。
运输层知识点总结
运输层知识点总结运输层是OSI模型中的第四层，负责在主机之间提供端到端的数据传输服务。
运输层使用端口号来识别不同的应用程序，并为这些应用程序提供可靠的数据传输服务。
本文将总结运输层的知识点，包括运输层的功能、协议、特性等内容。
1. 运输层的功能运输层主要有两个功能，一是提供端到端的数据传输服务，二是为应用层提供端口号和流控制。
具体来说，运输层负责将应用层的数据分割成适合传输的数据段，并为这些数据段提供可靠的传输服务。
此外，运输层还负责数据的多路复用与分解，即将来自不同应用程序的数据段合并到一个数据流中传输，然后再分解成适合不同应用程序的数据段。
2. 运输层的协议在运输层有两个主要的协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP 提供可靠的数据传输服务，具有数据校验、流量控制、拥塞控制等功能，适用于需要可靠数据传输的应用程序，如电子邮件、文件传输等。
UDP则提供不可靠的数据传输服务，不具有数据校验、流量控制等功能，适用于实时性要求高的应用程序，如视频会议、在线游戏等。
3. 运输层的特性运输层有多种特性，包括可靠性、流量控制、拥塞控制等。
其中，可靠性是运输层最重要的特性之一，即保证数据传输的正确性和完整性。
为了实现可靠传输，TCP使用序号、确认应答、重传机制等技术。
流量控制是另一个重要的特性，即控制发送方的发送速率，使得接收方可以处理接收到的数据。
拥塞控制是为了避免网络拥塞，使得网络能够在高负载时保持稳定运行。
4. 运输层的端口号运输层使用端口号来识别不同的应用程序。
端口号是一个16位的数字，范围从0到65535。
其中，0到1023的端口号是系统端口号，用于系统服务和常用应用程序，如HTTP的端口号是80，SMTP的端口号是25。
1024到49151的端口号是注册端口号，用于一些常用应用程序，如FTP的端口号是21，Telnet的端口号是23。
49152到65535的端口号是动态或私有端口号，用于一些临时性应用程序。
计算机网络CH5-5ed运输层
运输层协议的选择依据
根据应用需求选择协 议
对于需要可靠、有序的数据传输， 如网页浏览、电子邮件等应用， TCP是更好的选择；对于实时性 要求较高或对丢包敏感的应用， 如流媒体、实时游戏等，UDP更 为合适。
05 运输层协议的比较与选择
TCP与UDP的比较
TCP（传输控制协议）和UDP（用户数 据报协议）是计算机网络运输层的两种 主要协议，它们在功能、传输方式和应 用场景等方面存在显著差异。
TCP是一种面向连接的协议，提供可靠的数 据传输服务，通过确认机制、重传机制、流 量控制和拥塞控制等机制来保证数据的顺序 和完整性。
计算机网络ch5-5ed运输层
contents
目录
• 运输层概述 • TCP/IP协议 • 传输控制协议（TCP） • 用户数据报协议（UDP） • 运输层协议的比较与选择
01 运输层概述
运输层的功能
数据传输
提供端到端的数据传输服务，确保数据可靠、 有序和无差错地传输。
流量控制
根据接收端的能力动态调整发送端的数据传 输速率，避免数据丢失或溢出。
协议转换
运输层负责协议转换，将不同 协议格式的数据转换为统一的
传输格式。
运输层协议
TCP（传输控制协议）
提供可靠的数据传输服务，通过确认机制、 重传机制和流量控制机制实现可靠传输。
UDP（用户数据报协议）
提供无连接的数据传输服务，适用于对实时 性要求较高的应用，如流媒体和在线游戏。
02 TCP/IP协议
流量控制
流量控制是为了避免接收端因处理能 力不足而导致的丢包问题，通过滑动 窗口机制动态调整发送速率。
《计算机网络》-运输层整理版
运输层1、应用进程之间的通信又称为端到端的通信。
2、运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。
3、运输层还要对收到的报文进行差错检测。
4、运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。
5、TCP/IP 的运输层有两个不同的协议：(1) 用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol)(2) 传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)6、UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。
对方的运输层在收到UDP 报文后，不需要给出任何确认。
7、TCP 则提供面向连接的服务。
TCP不提供广播或多播服务。
8、运输层使用协议端口号(protocol port number)，或通常简称为端口(port)。
9、TCP 最主要的特点：（1）TCP 是面向连接的运输层协议。
（2）每一条TCP 连接只能有两个端点(endpoint)，每一条TCP 连接只能是点对点的（一对一）。
（3）TCP 提供可靠交付的服务。
（4）TCP 提供全双工通信。
（5）面向字节流。
10、软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址11、UDP 没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。
12、TCP 连接的端点不是主机，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。
TCP 连接的端点叫做套接字(socket)或插口。
端口号拼接到(contatenated with) IP地址即构成了套接字。
13、14、在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。
分组和确认分组都必须进行编号。
超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。
15、流量控制(flow control)就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。
16、在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏——产生拥塞(congestion)。
运输层知识总结
发送窗口前沿通常是不断向前的，但也可能不变，对应两种情况：一是没有收到新 的确认，对方通知的窗口大小也不变；二是收到了新的确认但是窗口号变小了，使得发 送窗口前沿正好不变。前沿也可能向后收缩，发生在对方通知的窗口缩小了。 发送窗口后沿变化有不动和前移。 发送窗口内的字节可能是已发送的但未收到确认的或是未发送的， 只要不收到确认 后沿就不向前移。 接受窗口(rwnd) 接受窗口只对按序接受的最高序号给予确认，如果只收到 32、33 但未收到 31、确 认报文的确认号仍为 31(希望 A 从 31 开始发送，退后 N 帧)，如果收到了 31，并把序号 31~33 交给主机，B 删除这些数据，向 A 发送确认，确认号 34，窗口 20。 窗口与缓冲的关系 缓冲一般是循环利用的，环形。 发送缓冲并不等于发送窗口，发送窗口用来暂时存放： 1） 发送应用程序传送给 TCP 准备发送的数据； 2） TCP 已发送但未收到确认的数据 接受缓冲： 1） 按序到达但未上交给主机的 2） 未按序到达的数据 强调： 1） 虽然 A 的发送窗口总是根据 B 的接受窗口设置的， 但同一时刻 A 的发送窗口并
计算机网络_第五章_运输层
运输层为相互通信的应用进程提供了 逻辑通信
5 4 3 2 1 IP 层 AP1 AP 2 应用进程 应用进程 端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 端口 AP3 AP4 5 4
3
2 1
主机 A
主机 B 路由器 1 LAN1 WAN IP 协议的作用范围 运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围 路由器 2 LAN2
5.1.2 运输层的两个主要协议
TCP/IP 的运输层有两个不同的协议： (1) 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol) (2) 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)
TCP 与 UDP
两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作 运输协议数据单元 TPDU (Transport Protocol Data Unit)。
三类端口
熟知端口，数值一般为 0~1023。 登记端口号，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。 客户端口号或短暂端口号，数值为 49152~65535，留给客户进程选择暂时使用。 当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道 了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后， 这个端口号可供其他客户进程以后使用。
AP1 AP2
AP3
AP4
应用进程之间的通信
两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应 用进程互相通信。 应用进程之间的通信又称为端到端的通信。 运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。 应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交 到运输层，再往下就共用网络层提供的服务。 “运输层提供应用进程间的逻辑通信”。“逻 辑通信”的意思是：运输层之间的通信好像是 沿水平方向传送数据。但事实上这两个运输层 之间并没有一条水平方向的物理连接。
第5章 运输层
网络层向传输层提供发送主 机到接收主机的通信服务 发送端把报文段(segment)封 装成数据报(datagrame),并 将其发送给相邻路由器； 路由器将datagrame从入链 路转发到出链路； 接收端提取segment,并传递 给传输层。
network data link physical
network data link physical network data link physical network data link physical
类比：
假定教师的信件通过收发室人员送到学校邮局。 教师的信件由收发室人员从学校邮局统一领取，并交到各教师信 箱。
进程：？ 应用报文：？ 主机：？ 传输协议：？ 网络层协议：？
注意，收发室人员只在本校工作。
传输层协议运行在端系统
运输层协议所能提供的服务受到了底层网络协议的服务模型的限 制。
SP provides “return address”
DP: 6428
Client
IP:B
导航
5.1 概述 5.2 用户数据报协议 UDP
5.2.1 UDP 概述 5.2.2 UDP 的首部格式
18
5.2 用户数据报协议 UDP
5.2.1 UDP 概述
UDP 只在 IP 的数据报服务之上增加了很少一点的 功能：
字节 4 源 IP 地址 字节 12 伪首部 4 目的 IP 地址 2 源端口 2 目的端口 1 0 1 2 17 UDP长度 2 检验和
2 长 度
UDP 用户数据报 发送在前 首 部
首 部
数
计算机网络 谢希仁 第五章习题解答
计算机网络谢希仁第五章：运输层1、试说明运输层在协议栈中的作用？运输层的通信和网络层的通信有什么重要的区别？为什么运输层是必不可少的？答：（1）首先，从通信和信息处理的角度来看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，并为高层用户屏蔽了下层通信通信子网的细节。
其次，运输层的另一个重要功能就是复用和分用功能。
第三，运输层对传输的报文提供了差错检测机制。
第四，根据应用的不同，运输层还采用不同的运输层协议提供不同的服务。
（2）网络层为主机之间提供逻辑通信，而运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，如下图所示：（3）虽然无连接的运输服务和无连接的网络服务十分相似，但是运输层依然有它存在的必要性，因为：事实上，网络层是通信子网的一个组成部分，假设网络服务质量不可靠，频繁地丢失分组，网络层系统崩溃或不停的发出网络重置，这将发生什么情况呢？因为用户不能对通信子网加以控制，所以无法采用更好的通信处理机来解决网络层服务质量低劣的问题，更不可能通过改进数据链路层纠错能力来改善低层的条件。
因此，解决这一问题的唯一可行的办法就是在网络层的上面增加一层，即运输层。
运输层的存在使得运输服务比网络服务更可靠，分组的丢失、残缺，甚至网络重置都可以被运输层检测到，并采用相应的补救措施，而且由于运输服务独立于网络服务，故可以采用一个标准的原语集提供运输服务。
2、网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？答：如果下层的网络十分可靠，例如提供虚电路服务，那么用于完成数据传输的运输层协议就不需要做太多的工作。
当网络层仅使用提供不可靠的数据报服务时，运输层就需要使用一些复杂的协议，以便能够提供更优质的服务。
3、当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向连接的？答：在网络层IP提供的是无连接的服务，但是在运输层TCP提供的服务是面向连接的。
但是最终，该应用程序使用的还是面向连接的传输服务。
4、试用画图解释运输层的复用。
运输层实验心得体会
运输层实验心得体会自从网络设备的出现，计算机网络的使用已经成为了人们生活中的一部分。
在计算机网络中，运输层的作用是负责将数据传输到不同的应用程序中。
为了更好地了解运输层的实验，我参加了一次关于运输层的实验，并从中获得了一些体会和心得。
首先，在实验中我学到了运输层具体的工作原理。
运输层主要有两种协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
通过实验，我了解到TCP协议主要负责可靠地传输数据，而UDP协议则更注重速度和效率。
在实验中，我们进行了TCP和UDP协议的比较实验，通过观察数据的传输速度和成功率，我更加深入地理解了它们的不同。
其次，实验中充分体现了团队合作的重要性。
在实验中，我们需要分组进行实验，每个小组都需要分工合作。
这就要求我们要充分沟通和协调，互相帮助和支持。
通过团队合作，我们能够更好地利用彼此的优势，提高工作效率，并且在遇到问题时能够共同解决。
这不仅在实验中有着显著的作用，也更好地体现了实际工作中团队合作的重要性。
此外，实验中我还了解到了网络中的拥塞控制机制。
拥塞控制是运输层的一个重要功能，它的作用是控制数据在网络中的传输速度，以避免网络过于拥堵。
通过实验，我了解到拥塞控制机制可以根据网络的当前情况自动调整数据的传输速度，使得网络能够在高负载和低负载时都能够有良好的性能。
这对于保证网络的稳定性和可靠性是非常重要的。
最后，实验中我还学到了运输层的一些性能调优方法。
通过调整一些参数和配置，我们可以调整运输层的性能，使其更适应不同的网络环境和应用需求。
比如，通过调整TCP的窗口大小和超时时间，我们可以提高数据的传输速度和成功率；通过调整UDP的缓冲区大小，我们可以提高数据的处理能力和吞吐量。
这些调优方法不仅提高了运输层的性能，也为我们提供了更多的选项和工具来解决实际问题。
通过这次关于运输层的实验，我对运输层的工作原理和功能有了更深入的了解。
同时，通过实践我也更好地掌握了一些实际操作和调优方法。
计算机网络 第五章 运输层
第 5 章 运输层
5.1 运输层协议概述 5.2 用户数据报协议 UDP 5.3 传输控制协议 TCP 概述 5.4 可靠传输的工作原理 5.5 TCP 报文段的首部格式 5.6 TCP 可靠传输的实现 5.7 TCP 的流量控制 5.8 TCP 的拥塞控制 5.9 TCP 的运输连接管理
UDP 的主要特点
(1) UDP 是无连接的，发送数据之前不需要建立连接，， 因此减少了开销和发送数据之前的时延。
(2) UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因 此主机不需要维持复杂的连接状态表。
(3) UDP 是面向报文的。UDP 对应用层交下来的报文， 既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。 UDP 一次交付一个完整的报文。
(4) UDP 没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源 主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。 很适合多媒体通信的要求。
UDP 的主要特点
(5) UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多 的交互通信。
(6) UDP 的首部开销小，只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节的首部要短。
用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字 段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个 字段都是 2 个字节。
字节
4 源 IP 地址
字节
12 伪首部
4 目的 IP 地址
11
2
0 17 UDP长度
2
2
2
源端口 目的端口 长 度
2 检验和
UDP 用户数据报 首 部
数据
发送在前
首部
数据 IP 数据报
在计算检验和时，临时把“伪首部”和 UDP 用户数 据报连接在一起。伪首部仅仅是为了计算检验和。
计算机网络 _第11讲_第5章 运输层(1)
2 长 度
UDP 用户数据报 发送在前
首 部
数
据
首 部
数
IP 数据报
据
计算 UDP 检验和的例子
12 字节 伪首部 10011001 00010011 → 00001000 01101000 → 153.19.8.104 10101011 00000011 → 171.3.14.11 00001110 00001011 → 全 0 17 15 00000000 00010001 → 1087 13 00000000 00001111 → 15 全0 数据 数据 数据 数据 00000100 00111111 → 00000000 00001101 → 数据 数据 数据 全 0 00000000 00001111 → 00000000 00000000 → 填充 01010100 01000101 → 01010011 01010100 → 01001001 01001110 → 01000111 00000000 → 153.19 8.104 171.3 14.11 0 和 17 15 1087 13 15 0（检验和） 数据 数据 数据 数据和 0（填充）
软件端口与硬件端口
在协议栈层间的抽象的协议端口是软件 端口。 路由器或交换机上的端口是硬件端口。 硬件端口是不同硬件设备进行交互的接 口，而软件端口是应用层的各种协议进 程与运输实体进行层间交互的一种地址。
TCP 的端口
端口用一个 16 位端口号进行标志。 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。
一些熟知端口
端口：21 服务：FTP 说明：FTP服务器所开放的端口， 用于上传、下载。 端口：23 服务：Telnet 说明：远程登录，入侵者在搜索远 程登录UNIX的服务。 端口：25 服务：SMTP 说明：SMTP服务器所开放的端口， 用于发送邮件。 端口：53 服务：域名 Name Server（域） 说明：域服务器所开放的端口。
第五部分运输层
字节
4 源 IP 地址
4 目的 IP 地址
11 2 0 17 UDP长度
字节
12
2
2
2
伪首部 源端口 目的端口 长 度
2 检验和
UDP 用户数据报 首 部
发送在前 首部
数据
数据 IP 数据报
计算机工程系
在计算检验和时，暂时把〝伪首部〞和 UDP 用户数据 报衔接在一同。伪首部仅仅是为了计算检验和。
描述 源端口1 004 目的端口1 004 数据报长度（47） 校验和（OK）
数据（39字节）
计算机工程系
4 传输控制协议 TCP
TCP协议是运输层的重要协议，提供牢 靠传输机制。
主机A
应用进程PA
标定： （IP+Port）
主机B
应用进程PB
虚电路方式，由于其依赖IP层的不牢靠传送机 制完成，因此如何确保其牢靠传输?
UDP 的首部开支小，只要 8 个字节。
计算机工程系
UDP 是面向报文的
运用层报文
运用层
UDP 首部 UDP 用户数据报的数据局部 运输层
IP 首部
IP 数据报的数据局部
IP 层
计算机工程系
面向报文的 UDP
发送方 UDP 对运用顺序交上去的报文， 在添加首部后就向下交付 IP 层。UDP 对运用层交上去的报文，既不兼并，也 不拆分，而是保管这些报文的边界。
计算机工程系
4.1 TCP 牢靠传输的完成原 理
TCP衔接如何完成牢靠传输？ IP层提供的是不牢靠传输，如何完成牢
靠传输？ 中止等候协议＋重传机制
计算机工程系
中止等候协议
一定能牢靠传输了吗？ (1)发送报文出错？ (2)发送报文丧失？ (3)确认报文丧失？ (4)确认报文出错？
谢希仁计算机网络第五版(第5章)课后习题答案
第五章传输层5—01试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。
各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。
5—02网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。
但提供不同的服务质量。
5—03当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？答：都是。
这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
5—04试用画图解释运输层的复用。
画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接有复用到IP数据报上。
5—05试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。
答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。
有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。
因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。
5—06接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？答：丢弃5—07如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。
5—08为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。
UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
接收方UDP 对IP 层交上来的UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。
计算机网络(第5版)课后习题答案：第5章 运输层
第五章传输层5-01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务。
运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。
各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。
5-02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。
但提供不同的服务质量。
5-03 当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？答：都是。
这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
5-04 试用画图解释运输层的复用。
画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接又复用到IP数据报上。
答：许多个运输用户复用到一条运输连接上：不同的端口号。
这条运输连接又复用到IP数据报上：不同的协议号，UDP:17，TCP: 6。
5-05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。
答：VOIP（Voice over Internet Protocol）即网络电话，将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP网络进行语音讯号的传输，通俗来说也就是互联网电话或IP电话。
由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。
有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。
因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。
5-06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？答：丢弃。
5-07 如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由。
计算机网络（第五版）谢希仁课后答案第五章
计算机网络（第五版）谢希仁课后答案第五章第五章传输层5—01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。
各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。
5—02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。
但提供不同的服务质量。
5—03 当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？答：都是。
这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
5—04 试用画图解释运输层的复用。
画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接有复用到IP数据报上。
5—05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。
答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。
有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。
因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。
5—06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？答：丢弃5—07 如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。
5—08 为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。
UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
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第五章运输层总结
(一)运输层的功能
通信的真正端点不是主机而是主机中的进程
端到端的通信是应用进程之间的通信
网络层是为主机之间提供逻辑通信————————按主机的IP地址寻址
而运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信——按进程的端口号寻址
复用和分用的概念
复用：在发送方不同的应用程序都可以使用同一个运输层协议传送数据（加上适当首部）分用：在接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付到目的应用进程
端口的概念
端口的作用：标识各进程16位表示
端口的分类：服务器端使用的端口号（熟知端口号、登记端口号）
客户端使用的端口号
注：需记住常见应用程序的熟知端口号（课本184页）和各类端口号的取值范围，如熟知端口号范围为0~1023
(二)运输层的两个协议
UDP——————用户数据报协议
掌握：
1)特点：无连接；尽最大努力交付；面向报文；无拥塞控制；支持一对一、一对多、多对
一和多对多；首部开销小（只有8字节）；不可靠的；时延小；实时性强
2)UDP数据报首部格式（课本185页）
检验和的算法（12字节的伪首部&对首部和数据都实现检验）
TCP——————传输控制协议
1)特点：面向连接；面向字节流；提供流量控制&拥塞控制；点对点（一对一）；首部开
销大（固定首部20字节）；提供可靠交付服务
2)TCP报文段首部格式（课本193页，各个字段含义均掌握）
关于UDP:
虽然TCP协议中植入了各种安全保证功能，但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重的影响。
反观UDP由于排除了可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。
UDP适应于对实时要求较高、不允许有较大时延的情况，如航空信息应用、股票信息应用和视频会议等。
UDP数据报和TCP 报文段首部相同部分：源端口、目的端口、检验和
(三)TCP协议
TCP协议三个阶段：连接建立、数据传送、连接释放
一、 连接建立（三次握手）
连接请求报文段、连接接受报文段（确认报文段）、对确认报文段的确认报文段中SYN 、ACK 以及初始化序号等参数的值（课本216图5-31掌握，自己会画出）
关于初始序号：（图5-31中的seq=x ，seq=y ，其中x 为A 客户方的初始序号，y 为B 服务器方的初始序号）TCP 规定双方的初始序号被消耗掉，无论是客户方的连接请求报文段还是服务器方的确认报文段均不能携带数据，数据传送时，从初始序号+1开始
二、 数据传送
TCP 得可靠数据传送由各种协议保证。
在不可靠的传输网络上实现可靠的通信，使用确认和重传机制
确认和重传机制
ARQ(自动重传请求)协议
其中，
选择重发ARQ 协议：在GO-BACK-N 协议中可能将已正确传送到目的方的帧再次重发，这显然是一种浪费。
另一种效率更高的策略是当接收方发现某帧出错或丢失后，其后继续送来的正确帧虽然不能立即递交给接收方的高层，但接收方仍可收下来，存放在接收缓存中，同时要求发送方重新传送出错或丢失的那一帧。
一旦收到重新传来的帧后，就可以与原来已存于缓存区中的其余帧一并按正确的顺序递交给上层的应用程序。
这就是选择重发ARQ 协议。
重传时间
发送方为每一个发送出去的分组设置一个超时计时器，超时器到期还没收到接收方发来的对该分组的确认，就重传该分组。
重传时间的设置（掌握课本201页5-4、5-5、5-6三个个公式）。
产生
流量控制：就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
利用滑动窗口机制可以很方便地在TCP连接上实现对发送方的流量控制。
关于滑动窗口，需掌握：
1)发送窗口的前沿和后沿都是如何变化的，什么情况下发生变化。
（课本197页最下面一
段）
A.发送窗口的后沿不动（没有收到新的确认）
发送窗口的后沿前移（收到了新的确认）
B.发送窗口的前沿前移（收到了新的确认，且对方通知的窗口不变或增大）
发送窗口的前沿不动（没有收到新的确认，且对方通知的窗口大小也不变）
发送窗口的前沿不动（收到了新的确认，但对方通知的窗口大小缩小了）
注：发送窗口的前沿一般不允许向后收缩。
掌握课本198页图5-16，理解三个指针P1,P2，P3
2)课本200页关于滑动窗口技术强调的3点
A.受接收窗口和网络拥塞以及网络的时延，发送窗口<=接收窗口
B.对于不按序到达的数据如何处理。
TCP先将这些不按序到达的数据先临时存放在接
收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付给上层的应用程序。
C.TCP要求接收方有累积确认的功能，这样可以减小传输开销。
（累积确认or捎带确
认，减小开销）
拥塞控制
1)拥塞控制的定义：
防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器和链路不致过载。
2)拥塞控制算法：
慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。
掌握各算法的原理，乘法减小、加法增大的含义，掌握课本210页图5-25，课本212页图5-27，要求会画出同类题目的图。
3)拥塞窗口、接收窗口对发送窗口的制约
发送窗口的上限值=Min【rwnd，cwnd】
当rwnd<cwnd时，是接受方的接收能力限制发送窗口的最大值。
当cwnd<rwnd时，是网络的拥塞限制发送方窗口的最大值。
三、连接释放（四次握手）
FIN、ACK等参数的值（课本217页图5-32掌握，自己会画出）
时间等待计时器的作用
(四)TCP协议中涉及到的四种计时器
重传计时器（超时计时器）————时间是RTO
持续计时器（坚持计时器）————时间是RTO 2RTO 4RTO……60s 保活计时器（保持计时器或激活计时器）——时间是2小时
时间等待计时器——时间是2MSL（4分钟）
掌握各个计时器的使用场合。