计算机网络第11章

11.3.1 TCP的编号与确认 的编号与确认
1. 数据流、报文段和编号 数据流、 数据流: 无结构的字节序列，数据流按字节编号。 数据流 无结构的字节序列，数据流按字节编号。 报文段, 段(segment) : 报文段 数据流划分为若干个不定长 的段, 封装到一个IP数据报中传输 数据报中传输。 的段 封装到一个 数据报中传输。 序号: 为单位的32位 序号 32位；基于时钟方案，1µs为单位的 位 位 基于时钟方案， 为单位的 时钟，循环一周4000s﹥TTL 120s，不重号。 时钟，循环一周 ﹥ ，不重号。 初始序号建立连接时商定；不由0/1开始 开始， 初始序号建立连接时商定；不由 开始，随机 选取。 选取。
11.3.2 滑动窗口与流量控制（续3） 滑动窗口与流量控制（ ）
糊涂窗口综合症避免策略： 糊涂窗口综合症避免策略： • 收方 通告窗口后，等到缓冲区可用空间达 收方0 通告窗口后， 到缓冲区总空间一半或最大报文段长度 最大报文段长度MSS 到缓冲区总空间一半或最大报文段长度 （Maximum Segment Size）后再更新通告窗口。 ）后再更新通告窗口。 • 另一种：推迟确认。 另一种：推迟确认。 发方：Nagle算法， 确认到达前，TCP暂存后 发方： 算法， 确认到达前， 暂存后 算法 续的字节不发送，收方确认触发新的发送； 续的字节不发送，收方确认触发新的发送；数 据达到MSS时，立即发送一个报文段。 据达到 时 立即发送一个报文段。
图11.6 TCP 可变 窗口 流量 控制 示例
11.3.2 滑动窗口与流量控制（续2） 滑动窗口与流量控制（ ）
3．糊涂窗口综合症（ Silly Window Syndrome） ．糊涂窗口综合症（ ） 及其对策 * 收方 收方TCP在应用程序从接收缓冲区取走多少数 在应用程序从接收缓冲区取走多少数 据后更新通告窗口？发送端TCP是不是当应用 据后更新通告窗口？发送端 是不是当应用 程序送来数据后就马上发送？ 程序送来数据后就马上发送？ * 发方应用程序工作速率远高于收方，收方确 发方应用程序工作速率远高于收方， 认会通告小的窗口，传输小的报文段； 反之， 认会通告小的窗口，传输小的报文段； 反之， 发方TCP 每次发送小的报文段；极端情况下会 每次发送小的报文段； 发方 传输仅包含1个字节数据的报文段 效率低。 个字节数据的报文段， 传输仅包含 个字节数据的报文段，效率低。
11.2.3 UDP的多路复用和多路分解 的多路复用和多路分解
UDP软件与多个应用程序之间的多路复用和多 软件与多个应用程序之间的多路复用和多 路分解是通过端口机制实现的。 路分解是通过端口机制实现的。
图11.4 UDP多路复用 多路复用
11.3 传输控制协议 传输控制协议TCP
* 使用IP提供面向连接 使用IP提供面向连接 的可靠的传输服务； 的可靠的传输服务； * 可靠性控制 可靠性控制: 面向连接， 超时重传， 面向连接， 超时重传， 流量控制， 拥塞控制。 流量控制， 拥塞控制。
2. 累积确认 累积确认(cumulative acknowledgement) * 收方确认已正确收到的积累的字节序列，确 收方确认已正确收到的积累的字节序列， 认序号为该序列的最高序号加1。 认序号为该序列的最高序号加 。 * 推迟确认：推迟一段时间（200ms）确认。推 推迟确认：推迟一段时间（ ）确认。 迟期间有新的数据到达， 迟期间有新的数据到达，对新老数据只发一个 确认。推迟期间收方若有发给发方的数据， 确认。推迟期间收方若有发给发方的数据，数 据捎带确认 （piggybacking）。 ）。 * 对于中间有的序号未收到（或有差错）而前后 对于中间有的序号未收到（或有差错） 都正确收到的情况， 使用回退 确认机制 都正确收到的情况，TCP使用回退 确认机制 使用回退-N确认机制, 后来又引入负确认NAK机制。 机制。 后来又引入负确认 机制
0
UDP 源 端 口 UDP 长度 8 ~ 65535字节 ) 长度( 字节 数 据
16
UDP 目 的 端 口 UDP 校 验 和
31
11.2.2 UDP伪报头 伪报头(pseudo header) 伪报头
• 校验时与 校验时与UDP用户数据报组合在一起，补充了目 用户数据报组合在一起， 用户数据报组合在一起 的站和源站IP地址 校验和计算后丢弃,不传送 地址, 不传送; 的站和源站 地址 校验和计算后丢弃 不传送 • 取自 报头。 取自IP报头 报头。
11.3.2 滑动窗口与流量控制
1. 滑动窗口机制 TCP滑动窗口机制：传输效率和流量控制 滑动窗口机制： 滑动窗口机制 图11.5 TCP数据流编号和滑动窗口示意图 数据流编号和滑动窗口示意图
11.3.源自文库 滑动窗口与流量控制（续１） 滑动窗口与流量控制（
2. 可变窗口与流量控制 通告窗口（ 通告窗口（advertisement window）: 收方根据 ） 接收缓冲区的情况通知发方按此数值调整发送 窗口。 通告值停止连接上的数据流。 窗口。 0 通告值停止连接上的数据流。 坚持定时器（ 坚持定时器（persistence timer）: 0 通告后的 ） 通告报文丢失，双方互等死锁。 通告后 通告后， 非0 通告报文丢失，双方互等死锁。 0通告后， 发方启动坚持定时器，定时时间到， 发方启动坚持定时器，定时时间到，发探测报 收方响应通告窗口值。 文；收方响应通告窗口值。
图11.7 拥塞控制的一个例子
11.3.4 TCP重传机制 重传机制
重传定时器（ 重传定时器（retransmission timer） ） 重传定时时限RTO (Retransmission Time Out) 重传定时时限 1. 返往时间估计与重传定时时限 • 使用自适应重传算法 使用自适应重传算法(adaptive retransmission algorithm）计算 以适应互联网时延的变化。 ）计算RTO以适应互联网时延的变化。 以适应互联网时延的变化 • 报文段样本往返时间 报文段样本往返时间RTT( round trip time) 平滑往返时间SRTT( Smoothed Round Trip Time) 平滑往返时间
11.1 传输层端口
• 协议端口 协议端口(protocol port）：简称端口，相当于 ） 简称端口， OSI传输层 传输层TSAP，用于与上层应用进程交互。 传输层 ，用于与上层应用进程交互。 • 端口号 端口号(port number)：整数，各65536个。 ：整数， 个 • 保留端口，周知端口 保留端口，周知端口(well-known port)：全局 ： 方式统一分配，服务器进程使用, 方式统一分配，服务器进程使用 0~1023, 例： WWW server : 80 。 • 自由端口：本地分配，自由使用，1024~ 65535。 自由端口：本地分配，自由使用， 。 当某一进程与远地的进程通信， 当某一进程与远地的进程通信，首先在本地申请 一个自由端口， 一个自由端口，然后使用周知端口与远地服务器 建立联系，才能开始传输数据。 建立联系，才能开始传输数据。
发送窗口 = Min（通告窗口 拥塞窗口） （通告窗口, 拥塞窗口）
11.3.3. TCP拥塞控制 续２) 拥塞控制(续 拥塞控制
• 拥塞控制４项策略： 拥塞控制４项策略： (1) 慢启动 慢启动(slow start): 拥塞时将慢启动门限(slow start threshold）减 拥塞时将慢启动门限 ） 为发送窗口的一半，并将拥塞窗口降到1个报 为发送窗口的一半，并将拥塞窗口降到 个报 文段长度， 文段长度，收到发出的发送窗口中所有报文段 的确认后， 的确认后，将拥塞窗口加倍 。 (2) 拥塞避免 拥塞避免(congestion avoidance)： ： 当拥塞窗口加到慢启门限之后，进行加性递增 当拥塞窗口加到慢启门限之后， （additive increase）。 ）
11.3.3
TCP拥塞控制（congestion control） 拥塞控制（ 拥塞控制 ）
1. 引言 • 网络中交换结点(如路由器 超载，造成严重的 如路由器)超载 网络中交换结点 如路由器 超载， 传输时延；若数据报充满缓存，路由器不得 传输时延；若数据报充满缓存， 不丢弃。 不丢弃。 • 拥塞控制手段：源抑制 拥塞控制手段：源抑制(source quench) • 网络层也有一些措施抑制拥塞 ： * 路由选择算法：将通信量分散到所有线路； 路由选择算法：将通信量分散到所有线路； * 路由器的分组丢弃策略，生存时间 路由器的分组丢弃策略，生存时间TTL 。 • TCP/IP拥塞控制主要还是由传输层 拥塞控制主要还是由传输层TCP实现。 实现。 拥塞控制主要还是由传输层 实现
11.2 用户数据报协议 用户数据报协议UDP 11.2.1 UDP用户数据报 用户数据报
1．UDP用户数据报的封装 （图11.1） ． 用户数据报的封装 ） UDP用户数据报 UDP 报头 用户数据报: 用户数据报 UDP IP数据报 数据报: 数据报
IP报头 报头 IP 数 据 数 据
UDP用户数据报格式： （图11.2） 用户数据报格式： 用户数据报格式 ）
11.3.3. TCP拥塞控制 续３) 拥塞控制(续 拥塞控制
(3) 快速重传 快速重传(fast retransmission): 若丢失报文段,收方每收到后续报文段 收方每收到后续报文段， 若丢失报文段 收方每收到后续报文段，立即 发出一个对丢失序号的确认，当收到第3个重 发出一个对丢失序号的确认，当收到第 个重 复的确认后就重发报文段，而不等待重传定 复的确认后就重发报文段， 时器到时。 时器到时。 (4) 快速恢复 快速恢复(fast recovery): 快速重传后不执行慢启动， 快速重传后不执行慢启动，不把拥塞窗口降 到1个报文段长度，而是而是执行拥塞避免。 个报文段长度，而是而是执行拥塞避免。 个报文段长度 • TCP Reno : 快速重传和快速恢复 重传定时超 快速重传和快速恢复; 慢启动和拥塞避免。 时, 慢启动和拥塞避免。
０ ８ １６ 源 站 IP 地 址 目 的 站 IP 地 址 填 充（０） 协 议 UDP 用户数据报长度 ３１
图11.3 UDP伪报头格式 伪报头格式
• 在UDP/IP协议组合中，UDP校验和是检验数据 协议组合中， 协议组合中 校验和是检验数据 传输正确性的唯一手段，而且还是可选的。 传输正确性的唯一手段，而且还是可选的。
11.3.3. TCP拥塞控制 续１) 拥塞控制(续 拥塞控制 2．拥塞控制 ． • 发现拥塞： 发现拥塞： * 报文段重传定时器超时 报文段重传定时器超时; * ICMP源抑制报文 源抑制报文; 源抑制报文 * 重复的确认。 重复的确认。 • 拥塞窗口（congestion window） 拥塞窗口（ ）
第11章 TCP/IP 传输层 章
• 提供端到端 提供端到端(end to end)的进程间的通信； 的进程间的通信； 的进程间的通信 • 加强底层网络数据传输的服务质量 QoS(Quality of Service)。 。 • 两个并列协议共存于互联网中： 两个并列协议共存于互联网中： *传输控制协议 *传输控制协议TCP(Transport Control Protocol) 传输控制协议TCP(Transport 使用IP提供面向连接的可靠的传输服务。 使用 提供面向连接的可靠的传输服务。 提供面向连接的可靠的传输服务 *用户数据报协议 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol) 用户数据报协议 使用IP提供无连接的不可靠但效率高的传输服 使用 提供无连接的不可靠但效率高的传输服 可靠性可由上层应用程序提供。 务。可靠性可由上层应用程序提供。
11.3.4 TCP重传机制（续1） 重传机制（ 重传机制 ）
• RTO的自适应算法 : 的自适应算法