TCPIP工作原理教案第07章传输控制协议(TCP).

3.
TCP连接 数据流传输 可靠传输
3
TCP连接

TCP协议与UDP一个重要的不同之处是TCP 是面向连接的而UDP是非连接的 TCP传输数据前必须先在发送者和接受者之 间通过握手建立一个连接
4
TCP常用端口号
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数据流传输

TCP协议只是把应用程序要传输的数据当成 无结构的可以分成字节的比特流 TCP协议“不知道”所传输的数据的意义
第7章 传输控制协议（TCP）
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本章学习目标





了解面向连接的概念 了解TCP报文端的结构及其首部各个字段的意 义 理解TCP连接的建立和关闭的过程 理解TCP保证可靠性的机制：顺序号、超时与 重传和确认 了解TCP的流量控制方法 了解TCP的拥塞控制策略
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7.1 TCP协议
1. 2.

当在网络中传输的数据过多而超过网络的容 量时，数据传输的延时将大大增加，这就导 致拥塞的发生。拥塞发生后，一方面数据的 延迟严重，另外路由器由于超载而丢弃数据， 这些都会使得发送端重传更多的报文，更多 的报文进入到网络中又加剧网络拥塞的状况。 如果这种状况持续下去，将发生所谓拥塞崩 溃的现象
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防止发生拥塞崩溃
主机 A 发送 SYN SEQ＝x 主机 B 接收到 SYN 信号 发送 SYN，SEQ＝y ACK＝x＋1
接收到 SYN、ACK 连接建立 发送 ACK＝y＋1 SEQ＝x＋1
接收到 ACK 连接建立
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TCP连接的关闭
主机 A 关闭连接、发送 FIN、SEQ＝z 接收到 ACK 不发送报文 接收到 FIN 发送 FIN、ACK SEQ=y＋1、ACK＝z+1 主机 B


紧急指针（16比特）:当URG位置位时 此字段才有效。有效时标识了此报文段 中紧急数据最后一个字节相对于此保文 段数据区第一个字节的偏移量。 可选项：此字段位数是可变的，没用到 的位用0填充使其长度为32比特。
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7.3 TCP的连接管理

◆ 连接的建立

◆ 连接的关闭
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wenku.baidu.com
TCP连接的建立--三次握手过程
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报文段头部（续）


窗口（16比特）：指出接收方可以接收 的最大字节数，可以认为是接收端缓冲 区的大小。 校验和（16比特）：用于检测数据是否 在传输过程中受到破坏。
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校验和计算所用到伪头部格式
0 8 16 源 IP 地址 目的 IP 地址 0 协议标识符 TCP 长度 31
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报文段头部（续）

TCP采用了限制发送端发送数据的多少 和速率的方法
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7.8 溢出时间和重传

为了确保可靠性，TCP要求接收端对收到的 数据进行确认。TCP为每个发送报文段安排 了一个定时器并设定一个溢出时间，如果在 定时器溢出时还未收到确认信号，发送端则 重新发送数据
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溢出时间合理---自适应重传算法
RTT ( Old _ RTT ) (1 ) * New _ round _ trip _ sample
应用程序 读取一个 字节
通 告 窗口 为 一个字节
发送方发送一 个字节
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避免糊涂窗口


在发送端，防止逐个字节地发送数据，而是 收集了一定数量的数据后再打包发送 ---Nagle 算法 接收端糊涂窗口的一种解决方法是延迟发送 确认 另一种解决方法称为Clark方法
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7.7 拥塞控制（Congestion control）
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报文段头部（续）


控制位（6比特） URG：置位时表示紧急指针字段有效。 ACK：置位时表示确认号字段有效。 PSH：置位时表示本报文段要求PUSH操作，此时 TCP会立即发送缓冲区中的数据，而不必等待缓冲区 填满；在接收端，TCP立即把接收到的数据送给应用 程序。 RST：置位时表示连接复位，用于在连接发生异常时 复位连接。 SYN：置位时表示与对方同步顺序号。 FIN：置位时表示发送方没有数据发送了，用于关闭 连接。
LISTEN
发送SYN 关闭 超时
SYN_RCVD
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顺序号示例
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接收端对接收数据的确认
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7.5 滑动窗口机制和流控制 （Flow control）

为了充分利用网络的带宽，提高网络的 运行效率，TCP采用滑动窗口机制控制 数据的发送
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滑动窗口示例
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7.6 糊涂窗口症状（Silly window syndrome）
接收端缓 冲区饱和
Time_ out RTT
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7.9 TCP连接的状态转换图


TCP连接主要经过连接的建立、数据的传输 和连接的关闭三个阶段，在各个不同的阶段， TCP连接可能处于不同的状态 状态转换图说明各个状态的转换关系
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开始
CLOSED
超时 发送RST 收到SYN 发SYN、ACK RST 收到SYN，发SYN、ACK 被动打开 关闭 主动打开 发送SYN
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可靠传输

TCP是可靠的传输层协议，它使用多种 技术来保证数据的可靠交付
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7.2 TCP报文段结构
0 4 源端口 顺序号 确认号 U A P R S F 头部长度 保留 R C S S Y I G K H T N N 校验和 可选项 数据
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16 目的端口
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窗口
紧急指针 填充
报文段头部

源端口（16比特）：报文段发送者端口号 目的端口（16比特）：报文段接收者端口号 顺序号（32比特）：TCP为每个要传送的字 节分配一个正整数，称为顺序号。
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报文段头部（续）



确认号（32比特）：当控制位ACK置位时， 此域包含的顺序号为接收端希望接收的下一 个字节的顺序号。 首部长度（4比特）：以32比特为单位的报文 段首部的长度，即指出数据区在报文段中的 位置。 保留位（6比特）：保留未用，全置为0。
接收到 FIN、SEQ＝y ACK＝z+1
发送 ACK ACK＝y＋2 SEQ＝z＋1
接收到 ACK
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7.4 顺序号和确认

顺序号（Sequence number）是一个正整数。 当TCP要发送数据时，它随机选择一个初始 顺序号，顺序号依次递加，按顺序分配给后 续的每个字节的数据
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顺序号

顺序号的最大值为（232 1）。当数据过 大，顺序号超过此数，则顺序号 232 对取 模