第3章 传输层与传输层协议要点
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网络层的服务。
8
进程和端口
❖ 进程的概念
单机环境中
❖是指一个程序对某个数据集的执行过程； ❖由操作系统统一控制、协调、调度进程的运行及相互
间的通信。
网络环境中
❖各台主机具有高度的自治特性； ❖没有统一的高层操作系统进行全局控制与管理。
9
进程和端口
❖ 网络环境中分布式进程通信需要解决以下问题：
进程命名与寻址（套接字）
源端口号 UDP总长度
目的端口号 校验和
数据 （数据不是16位的倍数时需要增加填充位）
16
3.2 UDP协议——User Datagram Protoclo 用 户数据报协议
3.2.1 UDP协议的主要特点：
❖ UDP是一种无连接的、不可靠的传输层协议；
❖ UDP是一种面向报文的传输层协议。
应用程序报文
应用层
UDP 头部 UDP 用户数据报数据部分
传输层
IP 头部
17
IP 分组的数据部分
… transport
network
between application processes ）
data link
phLeabharlann Baidusical
application
… transport
network data link physical
通信子网
网络层与传输层的比较
7
❖ 传输层 vs 网络层服务(后讲)：
网络层: 在主机间进行通信； 传输层: 在进程间进行通信； 传输层依赖于网络层的服务，反过来又加强了
❖采用IP地址+进程号ID （即端口号）进行命名
多重协议的识别
❖主机间通信，必须约定好传输层协议类型
进程间相互作用的模式
❖采用客户/服务器模式
10
进程和端口
❖ 小结：
网络环境中一个完整的进程通信标识需要一个五 元组来表示：
协议 源IP地址
源端口号
目的IP地址 目的端口号
比如：
TCP 102.31.7.221 15432
25
53
69
161
传输层
TCP
UDP
注意：熟知端口号的定义见 [RFC 1700]
13
FTSDTS
T eMNFN
应用层
P
l n e
T P
S
T P
M P
t
port
21
23
25
53
69 161
传输层
TCP
UDP
❖ TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协 议（进程）。 ❖ 传输层提供端到端应用进程之间的通信，常称为端到端
❖ 具体工作包括端口管理、可靠性控制、流量 控制、错误处理等。
对数据报的首部和数据部分进行检验，而网络层 只对数据报的首部进行检验。
流量控制和拥塞控制控制的是端到端用户的流量， 防止网络拥塞造成数据报的丢失。而数据链路层 是中间两个相邻结点间的流量控制。
4
3.1 传输层的基本功能
❖ 两组重要概念：
network data link physical
application transport network data link physical
Ethernet, X.25, ATM, …
两端点间可靠的透明数据传输
传输层的任务（应用进程间的逻辑通信,logic communication
application
202.192.1.100 21
11
传输层端口号
❖ 端口号由Internet赋号管理局定义。 ❖ 端口号是一个16比特的数字，其数值范围从0～65535。
熟知端口(well-known port)：为服务进程全局分配的端口
❖ 范围为0～1023； ❖ 用于服务器端；
注册端口：为没有熟知端口号的应用程序使用。
6
沿两端点间的最佳路由传输数据
网络层的任务 （主机间的逻辑通信,logic communication
application transport network data link physical
network data link physical
between hosts）
network data link physical
第3章 传输层与传输层协议
本章内容： 3.1 传输层的基本功能 3.2 UDP协议 3.3 TCP协议
1
3.1 传输层的基本功能 ❖计算机网络本质的活动是实现分布
在不同地理位置的联网主机之间的 进程通信，以实现各种网络服务功 能； ❖传输层的主要作用就是要实现分布 式进程通信。
2
3.1 传输层的基本功能
❖ 范围1024~49151； ❖ 使用前需注册，以防止重复；
自由端口是在进程需要进行通信时，由本地进行动态分配的
❖ 范围49152~65535； ❖ 用于客户端。
12
端口号
一些常见的“熟知”端口号
HF T S D T S
TT eMNFN
T 应用层 P
P
l n e
T P
S
T P
M P
t
80 21 20 23
(End-to-end)通信。
14
传输层端口号
❖ 端口号的使用
客户进程首先动态申请一个本地自由端口号 再通过服务进程所公布的熟知端口与服务器进程
建立联系，并进行相应协商； 上述过程成功后中，就可开始进程间的通信。
15
3.2 UDP协议
3.2.1 UDP协议特点 3.2.2 UDP报文格式 3.2.3 UDP 的基本工作过程 3.2.4 UDP协议适用的范围
网络层
UDP 协议封装
❖ UDP 数据报由两部分构成：UDP 报头和数据区 ❖ UDP 报文是封装在 IP 分组中进行传送的
应用 UDP
IP 数据链路
应用数据
UDP 头 UDP 数据区
IP 头
IP 数据区
帧头
帧数据区
18
3.2.2 UDP报文格式
❖ UDP报文有固定8字节的报头。
0
8
16
24
UDP报头
点到点通信和端到端通信 进程和端口
5
传输层的作用
主机A 应用层
传输层
传输层协议实现主机之间的端-端通信
网络层 数据
链路层 物理层
网络层 数据
链路层 物理层
路由器
网络层 数据
链路层 物理层
路由器
主机B 应用层
传输层
网络层 数据
链路层 物理层
点-点链路
……
点-点链路 …… 点-点链路
……
点-点链路
网络层协议通过由多段点-点链路组成的路径实现源主机与目的主机主机之间的分组传输
❖ 传输层的作用--非常关键
提供从源主机到目的主机端到端的服务。 消除网络层的多样性和不可靠性，有必要增强网
络层提供服务的服务质量和可靠性。 向高层用户屏蔽下面通信子网的细节。 传输层以上各层面向应用，传输层以下各层面向
通信。
3
3.1 传输层的基本功能
❖ 为应用进程提供可靠或不可靠的端到端连接 服务。
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进程和端口
❖ 进程的概念
单机环境中
❖是指一个程序对某个数据集的执行过程； ❖由操作系统统一控制、协调、调度进程的运行及相互
间的通信。
网络环境中
❖各台主机具有高度的自治特性； ❖没有统一的高层操作系统进行全局控制与管理。
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进程和端口
❖ 网络环境中分布式进程通信需要解决以下问题：
进程命名与寻址（套接字）
源端口号 UDP总长度
目的端口号 校验和
数据 （数据不是16位的倍数时需要增加填充位）
16
3.2 UDP协议——User Datagram Protoclo 用 户数据报协议
3.2.1 UDP协议的主要特点：
❖ UDP是一种无连接的、不可靠的传输层协议；
❖ UDP是一种面向报文的传输层协议。
应用程序报文
应用层
UDP 头部 UDP 用户数据报数据部分
传输层
IP 头部
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IP 分组的数据部分
… transport
network
between application processes ）
data link
phLeabharlann Baidusical
application
… transport
network data link physical
通信子网
网络层与传输层的比较
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❖ 传输层 vs 网络层服务(后讲)：
网络层: 在主机间进行通信； 传输层: 在进程间进行通信； 传输层依赖于网络层的服务，反过来又加强了
❖采用IP地址+进程号ID （即端口号）进行命名
多重协议的识别
❖主机间通信，必须约定好传输层协议类型
进程间相互作用的模式
❖采用客户/服务器模式
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进程和端口
❖ 小结：
网络环境中一个完整的进程通信标识需要一个五 元组来表示：
协议 源IP地址
源端口号
目的IP地址 目的端口号
比如：
TCP 102.31.7.221 15432
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传输层
TCP
UDP
注意：熟知端口号的定义见 [RFC 1700]
13
FTSDTS
T eMNFN
应用层
P
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T P
S
T P
M P
t
port
21
23
25
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69 161
传输层
TCP
UDP
❖ TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协 议（进程）。 ❖ 传输层提供端到端应用进程之间的通信，常称为端到端
❖ 具体工作包括端口管理、可靠性控制、流量 控制、错误处理等。
对数据报的首部和数据部分进行检验，而网络层 只对数据报的首部进行检验。
流量控制和拥塞控制控制的是端到端用户的流量， 防止网络拥塞造成数据报的丢失。而数据链路层 是中间两个相邻结点间的流量控制。
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3.1 传输层的基本功能
❖ 两组重要概念：
network data link physical
application transport network data link physical
Ethernet, X.25, ATM, …
两端点间可靠的透明数据传输
传输层的任务（应用进程间的逻辑通信,logic communication
application
202.192.1.100 21
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传输层端口号
❖ 端口号由Internet赋号管理局定义。 ❖ 端口号是一个16比特的数字，其数值范围从0～65535。
熟知端口(well-known port)：为服务进程全局分配的端口
❖ 范围为0～1023； ❖ 用于服务器端；
注册端口：为没有熟知端口号的应用程序使用。
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沿两端点间的最佳路由传输数据
网络层的任务 （主机间的逻辑通信,logic communication
application transport network data link physical
network data link physical
between hosts）
network data link physical
第3章 传输层与传输层协议
本章内容： 3.1 传输层的基本功能 3.2 UDP协议 3.3 TCP协议
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3.1 传输层的基本功能 ❖计算机网络本质的活动是实现分布
在不同地理位置的联网主机之间的 进程通信，以实现各种网络服务功 能； ❖传输层的主要作用就是要实现分布 式进程通信。
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3.1 传输层的基本功能
❖ 范围1024~49151； ❖ 使用前需注册，以防止重复；
自由端口是在进程需要进行通信时，由本地进行动态分配的
❖ 范围49152~65535； ❖ 用于客户端。
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端口号
一些常见的“熟知”端口号
HF T S D T S
TT eMNFN
T 应用层 P
P
l n e
T P
S
T P
M P
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(End-to-end)通信。
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传输层端口号
❖ 端口号的使用
客户进程首先动态申请一个本地自由端口号 再通过服务进程所公布的熟知端口与服务器进程
建立联系，并进行相应协商； 上述过程成功后中，就可开始进程间的通信。
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3.2 UDP协议
3.2.1 UDP协议特点 3.2.2 UDP报文格式 3.2.3 UDP 的基本工作过程 3.2.4 UDP协议适用的范围
网络层
UDP 协议封装
❖ UDP 数据报由两部分构成：UDP 报头和数据区 ❖ UDP 报文是封装在 IP 分组中进行传送的
应用 UDP
IP 数据链路
应用数据
UDP 头 UDP 数据区
IP 头
IP 数据区
帧头
帧数据区
18
3.2.2 UDP报文格式
❖ UDP报文有固定8字节的报头。
0
8
16
24
UDP报头
点到点通信和端到端通信 进程和端口
5
传输层的作用
主机A 应用层
传输层
传输层协议实现主机之间的端-端通信
网络层 数据
链路层 物理层
网络层 数据
链路层 物理层
路由器
网络层 数据
链路层 物理层
路由器
主机B 应用层
传输层
网络层 数据
链路层 物理层
点-点链路
……
点-点链路 …… 点-点链路
……
点-点链路
网络层协议通过由多段点-点链路组成的路径实现源主机与目的主机主机之间的分组传输
❖ 传输层的作用--非常关键
提供从源主机到目的主机端到端的服务。 消除网络层的多样性和不可靠性，有必要增强网
络层提供服务的服务质量和可靠性。 向高层用户屏蔽下面通信子网的细节。 传输层以上各层面向应用，传输层以下各层面向
通信。
3
3.1 传输层的基本功能
❖ 为应用进程提供可靠或不可靠的端到端连接 服务。