沈鑫剡计算机网络技术及应用第8章传输层
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因此，如果发送某个报文后，长时间没有接收到该报文 的确认应答，说明该报文传输出错！
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端 数据 （0） 数据（1250） 数据（2500） 数据（3750） 数据（5000） 数据（6250）
ACK（1250） ACK（1250） ACK（1250） ACK（1250） ACK（1250）
计算机网络技术及应用
传输层
一、TCP的主要特点
面向连接； 面向字节流和可靠传输； 实施流量控制和拥塞控制。
计算机网络技术及应用
传输层
一、TCP的主要特点
TCP是一种具有差错控制和拥塞控制功能的传输层
协议；
为了实现重传，要有出错检验和丢失检测机制；
为了实现拥塞控制，必须有拥塞通知机制和流量
B．TCP报文无法可靠传输
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
发送端一开始发送报文时，如何确定流量，完全按
照接收端的窗口值，还是选择更小的流量？
对未知的情况，总是摸着石头过河！将流量控制在
最小，确认网络没有拥塞后，逐渐加大流量，当然，
加大过程或者达到接收端公告的窗口值，或者网络
发生拥塞时停止，这种方法就是慢启动。
D．UDP设置标识主机进程的端口字段、并对UDP报文中的数 据进行检错，IP没有
选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
8.3 传输控制协议
本讲主要内容 TCP主要特点； TCP报文格式； TCP差错控制机制； TCP拥塞控制机制； TCP建立连接和释放连接的过程。
流量控制
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
连续接收到 三个重复的 ACK CWND Y
Y/2
流量减少到发生拥塞时的一半，然 后，每经过往返时延，增加一个 TCP报文的流量， 直到到达接收端 的窗口值或再次发生拥塞。
时间
快速恢复机制
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
16位，用于 标识发送进 程。 16位，以字 节为单位给 出UDP报文 长度。
源端口号 UDP 报文长度 用户数据 目的端口号 检验和
16位，用于 标识接收进 程。
16位，用于对 包括数据的UDP 报文进行检错。
UDP首部格式
UDP 报文在IP分组的基础上，增加了源和目的端口号、检验 和，因此可以解决发送进程和接收进程的标识问题，包括数据在 内的UDP报文传输出错检验问题，但缺乏重传机制和拥塞控制机制。
慢启动
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
CWDN
TCP 报文 CWDN=1 ACK
CWDN=2
时间
CWDN=4
一开始发送1个TCP报文，收到 确认应答后，发送2个报文，依 此成倍增大，或达到接收端公 告的窗口值，或发生报文丢失。
慢启动
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
计算机网络技术及应用
传输层
8.1
32位IP地址
传输层端口的概念
16位端口号
IP 地址 192.1.1.1
端口号 1500
192.1.1.1
1500
插口
48位插口
计算机网络技术及应用
传输层
8.2 用户数据报
本讲主要内容 UDP报文格式； UDP用途。
计算机网络技术及应用
传输层
一、 UDP报文格式
计算机网络技术及应用
传输层
二、UDP用途
幅值 幅值 幅值
时间 (a)原始语音信号
时间
(b)空置 4ms 语音信号的情况
时间 (c)等待发送端重发出错 UDP 报文的情况
假定语音信号的采样频率为 8000Hz，每一个UDP报文包含 32B，则丢失或传输出错一个 UDP报文将造成4ms时间 的语音信号损失。
IP提供的服务 终端间传输 只对首部进行出错校验 尽力而为（类似平信服务）
端口：标识进程 出错检验＋重传：差错控制 拥塞通知＋流量管制：拥塞控制
计算机网络技术及应用
传输层
第8章 传输层
HTTP TELNET TCP IP FTP SMTP UDP 应用层 传输层 网际层
IP over SDH IP over ATM IP over 以太网 网络接口层 ATM SDH 以太网
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
（3）下述 关键词。 项是描述TCP差错控制机制的
A．检错码、序号、确认应答和重传 B．端口、序号和窗口 C．流量控制、拥塞控制和拥塞窗口 D．慢启动、拥塞避免和慢启动阈值 选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
数据（1250） ACK（7500）
偶尔丢失TCP报文， 导致接收端一直错 序接收TCP报文， 因而一直重发确认 应答，导致发送端 接收多个重复确认 应答，当发送端连 续接收三个重复确 认应答，认为有报 文丢失，重传丢失 报文。
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端
数据（0） 数据（1250） 数据（2500） 大量报文丢失，使得接收端无 数据（3750） 法接收即使是错序的报文，导 数据（5000） 致发送端无法连续接收三个重 数据（6250） ACK（1250）
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
8000 字节长度的字节流 8000 7001 3000 2001 2000 1001 1000 1
8000 数据
70017001 3000 TCP 首部 数据
2001 2001 2000 TCP 首部 数据
1001 1001 1000 TCP 首部 数据
接收端在开始播放 语音信号时，对丢 失或传输出错的UDP 报文可以有两种处 理方法：跳过。
停止播放，等待 发送端再次发送 丢失或传输出错 的UDP报文。
计算机网络技术及应用
传输层
二、UDP用途
（1）UDP和IP不同处是
B．UDP需要建立连接，IP不需要
。
A．UDP保证按序、可靠传输，IP不是
C．UDP根据网络拥塞状况动态调整发送窗口，IP不是
计算机网络技术及应用 （第2版）
第八章
计算机教研室教授 沈鑫剡
© 2006工程兵工程学院 计算机教研室
传输层
第8章 传输层
本章主要内容
传输层端口的概念 用户数据报 传输控制协议
计算机网络技术及应用
传输层
第8章
传输层
为什么需要传输层？ 传输层实现哪些功能？
应用进程的要求 进程间通信 对数据实现差错控制 传输过程实施拥塞控制
1 1 TCP 首部
应用层数据作为字节流, 每一字节都被编号，称 为序号。
TCP分段过程
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端
数据（0） ACK（1）
•检错和确认 •定时重发 •序号防止重复接收
数据（1）
ACK（0）
效率问题！
停止等待算法
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端
数据 （0） 数据（1） 数据（2） 数据（3） 数据（4） 数据（5）
ACK（1） ACK（2） ACK（3） ACK（4） ACK（5） ACK（6）
允许发送端 在接收到确 认应答前连 续发送多组 数据
连续ARQ
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
源 TCP 进程 差错控制机制的要素是检错、 确认应答和重传； 发送端保留发送的数据报文， 接收端对接收到的数据报文 逐个确认 检错，如果没有错误，则发 送确认应答，发送端在规定 累积确认 时间内接收不到确认应答， 重发数据报文。 TCP采用连续ARQ传输机制； 传输时延抖 TCP用确认序号给出接收端已 动引发的错 序情况 经成功接收的字节流； 错序引发接收端重发确认序 号与前一个相同的确认应答； 丢失引发的 传输时延抖动会引发错序。 错序情况
发送端通过重传定时器溢出或者连续接收到3个重复的确认 应答检测到报文丢失，以此判定网络发生拥塞，开始流量控 制； 两种情况下的拥塞程度不同，流量控制的方式也不同； 重传定时器溢出表明拥塞严重，返回到慢启动方式，以此减 少流量，但指数增加的阈值不是接收端的窗口值，而是检测 到拥塞时的流量的一半，接下来进入缓慢增长阶段； 连续接收到重复的确认应答，拥塞不是非常严重，进入快速 恢复机制，流量减少程度没有慢启动那样激烈。
（4）下述 键词。 项是描述TCP拥塞控制机制的关
A．检错码、确认应答和重传 B．端口、序号和窗口 C．TCP报文重传、重传原因判别和拥塞窗口调整 D．慢启动、拥塞避免和慢启动阈值 选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
（5）TCP拥塞控制机制实施前提是 。
A．TCP报文发生差错的主要原因是网络发生拥塞
调节能力。
计算机网络技术及应用
传输层
一、TCP的主要特点
（2）下述 项不是TCP具有的功能。 A．增加标识主机中进程的标识信息 B．保证端到端按序、可靠传输 C．绕开存在过载链路的传输路径 D．根据网络拥塞状态调整发送窗口 选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
二、TCP报文格式
流量控制取决于接收端的处理能力和网络状态； 接收端的处理能力通过确认应答中的窗口字段告 知发送端； 如何确定网络发生拥塞？在确定网络发生拥塞的 情况下，如何确定流量？ 发送端确定网络发生拥塞的依据是网络传输TCP 报文过程中发生丢失报文的情况，这和重传条件是 相同的，这意味着一旦发生重传，发送端需要调节 发送流量。
确认应答过程
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
什么情况算出错:
报文在传输过程中丢失，接收端没有接收到该报文；
报文在传输过程中出错，接收端丢弃出错报文。
发送端如何得知报文传输出错，需要重发:
接收端没有接收到丢失的报文，当然不发送确认应答；
接收端丢弃出错报文，也不发送确认应答。
输入媒体 输出媒体 端口 输入队列 输出队列 输出队列 输入队列
交换结构
拥塞是指经过某条链路的流量超出链路的传输能力，使得输出队列中等 待输出的报文越来越多，以至于发生输出队列溢出，报文丢弃的情况； 拥塞主要和信息流模式有关，提高转发结点的性能并不能消除拥塞。
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
拥塞控制机制 在TCP连接刚建立时，发送端通过逐步增大拥塞 窗口来探测网络能够承载的流量； 当发送端检测到有TCP报文丢失时，立即向下调 整拥塞窗口； 由于检测到TCP报文丢失的方法有重传定时器溢 出和连续接收到多个重复确认应答这两种，而且 这两种方法所反映出的TCP报文丢失程度也不同， 因此，发送端对应的向下调整拥塞窗口的方法也 应不同。
TCP/IP体系结构
计算机网络技术及应用
传输层
8.1
传输层端口的概念
IP地址是终端地址，只能惟一标识某个物理终端； 但通信对象是进程，而且对于多任务系统，一个物 理终端可以同时运行多个进程；
因此，必须在IP地址的基础上增加用于标识进程的 信息，它们就是端口；
IP地址和端口一起(称为插口)唯一标识某个进程。
目的 TCP 进程
DATA（0001） ACK（1001） DATA （1001） DATA（2001） ACK（3001） DATA（3001） DATA（4001） ACK（3001） ACK（5001） DATA（5001） DATA （6001） ACK（5001） DATA （7001） ACK（5001）
ACK（1250） ACK（1250）
复确认应答，使重传定时器溢 出。
定时器溢出
数据（1250）
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传输层
三、TCP差错控制机制
发送端确定某个TCP 报文传输出错，需要
重发的依据是：
1.发送端每发送一个TCP 报文后，启动重传定时
器，如果直到重传定时器溢出，都没有收到确
认应答，重发该报文，当然，重传定时器的时 间需要大于往返时延； 2.连续收到重复确认应答。
源端口号 目的端口号
窗口用于给出接收 序号 用于标识数 端能够接收的字节 据的发送进 数。 确认序号 程和接收进 程。 保 TCP U A P R S F 首部 窗口 R C S S Y I 长度 留 G K H T N N 发送序号对发送的数据编号，接收 标志 序号指明被确认的数据。 紧急指针 检验和 位 4位，以4B为 可选项 单位给出首部 用于检测包括数据 长度。 在内的TCP 报文在 数据 传输过程中发生的 错误。
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传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端 数据 （0） 数据（1250） 数据（2500） 数据（3750） 数据（5000） 数据（6250）
ACK（1250） ACK（1250） ACK（1250） ACK（1250） ACK（1250）
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传输层
一、TCP的主要特点
面向连接； 面向字节流和可靠传输； 实施流量控制和拥塞控制。
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传输层
一、TCP的主要特点
TCP是一种具有差错控制和拥塞控制功能的传输层
协议；
为了实现重传，要有出错检验和丢失检测机制；
为了实现拥塞控制，必须有拥塞通知机制和流量
B．TCP报文无法可靠传输
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
发送端一开始发送报文时，如何确定流量，完全按
照接收端的窗口值，还是选择更小的流量？
对未知的情况，总是摸着石头过河！将流量控制在
最小，确认网络没有拥塞后，逐渐加大流量，当然，
加大过程或者达到接收端公告的窗口值，或者网络
发生拥塞时停止，这种方法就是慢启动。
D．UDP设置标识主机进程的端口字段、并对UDP报文中的数 据进行检错，IP没有
选择答案，并简要回答为什么？
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传输层
8.3 传输控制协议
本讲主要内容 TCP主要特点； TCP报文格式； TCP差错控制机制； TCP拥塞控制机制； TCP建立连接和释放连接的过程。
流量控制
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四、TCP拥塞控制机制
连续接收到 三个重复的 ACK CWND Y
Y/2
流量减少到发生拥塞时的一半，然 后，每经过往返时延，增加一个 TCP报文的流量， 直到到达接收端 的窗口值或再次发生拥塞。
时间
快速恢复机制
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
16位，用于 标识发送进 程。 16位，以字 节为单位给 出UDP报文 长度。
源端口号 UDP 报文长度 用户数据 目的端口号 检验和
16位，用于 标识接收进 程。
16位，用于对 包括数据的UDP 报文进行检错。
UDP首部格式
UDP 报文在IP分组的基础上，增加了源和目的端口号、检验 和，因此可以解决发送进程和接收进程的标识问题，包括数据在 内的UDP报文传输出错检验问题，但缺乏重传机制和拥塞控制机制。
慢启动
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四、TCP拥塞控制机制
CWDN
TCP 报文 CWDN=1 ACK
CWDN=2
时间
CWDN=4
一开始发送1个TCP报文，收到 确认应答后，发送2个报文，依 此成倍增大，或达到接收端公 告的窗口值，或发生报文丢失。
慢启动
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传输层
四、TCP拥塞控制机制
计算机网络技术及应用
传输层
8.1
32位IP地址
传输层端口的概念
16位端口号
IP 地址 192.1.1.1
端口号 1500
192.1.1.1
1500
插口
48位插口
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8.2 用户数据报
本讲主要内容 UDP报文格式； UDP用途。
计算机网络技术及应用
传输层
一、 UDP报文格式
计算机网络技术及应用
传输层
二、UDP用途
幅值 幅值 幅值
时间 (a)原始语音信号
时间
(b)空置 4ms 语音信号的情况
时间 (c)等待发送端重发出错 UDP 报文的情况
假定语音信号的采样频率为 8000Hz，每一个UDP报文包含 32B，则丢失或传输出错一个 UDP报文将造成4ms时间 的语音信号损失。
IP提供的服务 终端间传输 只对首部进行出错校验 尽力而为（类似平信服务）
端口：标识进程 出错检验＋重传：差错控制 拥塞通知＋流量管制：拥塞控制
计算机网络技术及应用
传输层
第8章 传输层
HTTP TELNET TCP IP FTP SMTP UDP 应用层 传输层 网际层
IP over SDH IP over ATM IP over 以太网 网络接口层 ATM SDH 以太网
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
（3）下述 关键词。 项是描述TCP差错控制机制的
A．检错码、序号、确认应答和重传 B．端口、序号和窗口 C．流量控制、拥塞控制和拥塞窗口 D．慢启动、拥塞避免和慢启动阈值 选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
数据（1250） ACK（7500）
偶尔丢失TCP报文， 导致接收端一直错 序接收TCP报文， 因而一直重发确认 应答，导致发送端 接收多个重复确认 应答，当发送端连 续接收三个重复确 认应答，认为有报 文丢失，重传丢失 报文。
计算机网络技术及应用
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三、TCP差错控制机制
发送端 接收端
数据（0） 数据（1250） 数据（2500） 大量报文丢失，使得接收端无 数据（3750） 法接收即使是错序的报文，导 数据（5000） 致发送端无法连续接收三个重 数据（6250） ACK（1250）
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
8000 字节长度的字节流 8000 7001 3000 2001 2000 1001 1000 1
8000 数据
70017001 3000 TCP 首部 数据
2001 2001 2000 TCP 首部 数据
1001 1001 1000 TCP 首部 数据
接收端在开始播放 语音信号时，对丢 失或传输出错的UDP 报文可以有两种处 理方法：跳过。
停止播放，等待 发送端再次发送 丢失或传输出错 的UDP报文。
计算机网络技术及应用
传输层
二、UDP用途
（1）UDP和IP不同处是
B．UDP需要建立连接，IP不需要
。
A．UDP保证按序、可靠传输，IP不是
C．UDP根据网络拥塞状况动态调整发送窗口，IP不是
计算机网络技术及应用 （第2版）
第八章
计算机教研室教授 沈鑫剡
© 2006工程兵工程学院 计算机教研室
传输层
第8章 传输层
本章主要内容
传输层端口的概念 用户数据报 传输控制协议
计算机网络技术及应用
传输层
第8章
传输层
为什么需要传输层？ 传输层实现哪些功能？
应用进程的要求 进程间通信 对数据实现差错控制 传输过程实施拥塞控制
1 1 TCP 首部
应用层数据作为字节流, 每一字节都被编号，称 为序号。
TCP分段过程
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端
数据（0） ACK（1）
•检错和确认 •定时重发 •序号防止重复接收
数据（1）
ACK（0）
效率问题！
停止等待算法
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
发送端 接收端
数据 （0） 数据（1） 数据（2） 数据（3） 数据（4） 数据（5）
ACK（1） ACK（2） ACK（3） ACK（4） ACK（5） ACK（6）
允许发送端 在接收到确 认应答前连 续发送多组 数据
连续ARQ
计算机网络技术及应用
传输层
三、TCP差错控制机制
源 TCP 进程 差错控制机制的要素是检错、 确认应答和重传； 发送端保留发送的数据报文， 接收端对接收到的数据报文 逐个确认 检错，如果没有错误，则发 送确认应答，发送端在规定 累积确认 时间内接收不到确认应答， 重发数据报文。 TCP采用连续ARQ传输机制； 传输时延抖 TCP用确认序号给出接收端已 动引发的错 序情况 经成功接收的字节流； 错序引发接收端重发确认序 号与前一个相同的确认应答； 丢失引发的 传输时延抖动会引发错序。 错序情况
发送端通过重传定时器溢出或者连续接收到3个重复的确认 应答检测到报文丢失，以此判定网络发生拥塞，开始流量控 制； 两种情况下的拥塞程度不同，流量控制的方式也不同； 重传定时器溢出表明拥塞严重，返回到慢启动方式，以此减 少流量，但指数增加的阈值不是接收端的窗口值，而是检测 到拥塞时的流量的一半，接下来进入缓慢增长阶段； 连续接收到重复的确认应答，拥塞不是非常严重，进入快速 恢复机制，流量减少程度没有慢启动那样激烈。
（4）下述 键词。 项是描述TCP拥塞控制机制的关
A．检错码、确认应答和重传 B．端口、序号和窗口 C．TCP报文重传、重传原因判别和拥塞窗口调整 D．慢启动、拥塞避免和慢启动阈值 选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
（5）TCP拥塞控制机制实施前提是 。
A．TCP报文发生差错的主要原因是网络发生拥塞
调节能力。
计算机网络技术及应用
传输层
一、TCP的主要特点
（2）下述 项不是TCP具有的功能。 A．增加标识主机中进程的标识信息 B．保证端到端按序、可靠传输 C．绕开存在过载链路的传输路径 D．根据网络拥塞状态调整发送窗口 选择答案，并简要回答为什么？
计算机网络技术及应用
传输层
二、TCP报文格式
流量控制取决于接收端的处理能力和网络状态； 接收端的处理能力通过确认应答中的窗口字段告 知发送端； 如何确定网络发生拥塞？在确定网络发生拥塞的 情况下，如何确定流量？ 发送端确定网络发生拥塞的依据是网络传输TCP 报文过程中发生丢失报文的情况，这和重传条件是 相同的，这意味着一旦发生重传，发送端需要调节 发送流量。
确认应答过程
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三、TCP差错控制机制
什么情况算出错:
报文在传输过程中丢失，接收端没有接收到该报文；
报文在传输过程中出错，接收端丢弃出错报文。
发送端如何得知报文传输出错，需要重发:
接收端没有接收到丢失的报文，当然不发送确认应答；
接收端丢弃出错报文，也不发送确认应答。
输入媒体 输出媒体 端口 输入队列 输出队列 输出队列 输入队列
交换结构
拥塞是指经过某条链路的流量超出链路的传输能力，使得输出队列中等 待输出的报文越来越多，以至于发生输出队列溢出，报文丢弃的情况； 拥塞主要和信息流模式有关，提高转发结点的性能并不能消除拥塞。
计算机网络技术及应用
传输层
四、TCP拥塞控制机制
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传输层
四、TCP拥塞控制机制
拥塞控制机制 在TCP连接刚建立时，发送端通过逐步增大拥塞 窗口来探测网络能够承载的流量； 当发送端检测到有TCP报文丢失时，立即向下调 整拥塞窗口； 由于检测到TCP报文丢失的方法有重传定时器溢 出和连续接收到多个重复确认应答这两种，而且 这两种方法所反映出的TCP报文丢失程度也不同， 因此，发送端对应的向下调整拥塞窗口的方法也 应不同。
TCP/IP体系结构
计算机网络技术及应用
传输层
8.1
传输层端口的概念
IP地址是终端地址，只能惟一标识某个物理终端； 但通信对象是进程，而且对于多任务系统，一个物 理终端可以同时运行多个进程；
因此，必须在IP地址的基础上增加用于标识进程的 信息，它们就是端口；
IP地址和端口一起(称为插口)唯一标识某个进程。
目的 TCP 进程
DATA（0001） ACK（1001） DATA （1001） DATA（2001） ACK（3001） DATA（3001） DATA（4001） ACK（3001） ACK（5001） DATA（5001） DATA （6001） ACK（5001） DATA （7001） ACK（5001）
ACK（1250） ACK（1250）
复确认应答，使重传定时器溢 出。
定时器溢出
数据（1250）
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传输层
三、TCP差错控制机制
发送端确定某个TCP 报文传输出错，需要
重发的依据是：
1.发送端每发送一个TCP 报文后，启动重传定时
器，如果直到重传定时器溢出，都没有收到确
认应答，重发该报文，当然，重传定时器的时 间需要大于往返时延； 2.连续收到重复确认应答。
源端口号 目的端口号
窗口用于给出接收 序号 用于标识数 端能够接收的字节 据的发送进 数。 确认序号 程和接收进 程。 保 TCP U A P R S F 首部 窗口 R C S S Y I 长度 留 G K H T N N 发送序号对发送的数据编号，接收 标志 序号指明被确认的数据。 紧急指针 检验和 位 4位，以4B为 可选项 单位给出首部 用于检测包括数据 长度。 在内的TCP 报文在 数据 传输过程中发生的 错误。