计算机网络 第8章 传输层.ppt
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计算机网络
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
调节能力。
计算机网络
传输层
二、TCP报文格式
源端口号
目的端口号
用于标识数
据的发送进
程和接收进
程TC。P 保 U A P
首部
RC S
长度 留 G K H
检验和
序号 确认序号
窗口用于给出接收
端能够接收的字节 数。
RS F
SY I
窗口
T 发 序N送 号序 指N 号 明对 被标 位发 确志送 认的 的数 数紧据 据急编 。指号针，接收
4位，以4B为 单位给出首部
可选项
长度。
用于检测包括数据
在内的TCP 报文在数据
传输过程中发生的
本讲主要内容 TCP主要特点； TCP报文格式； 流量控制过程； 序号和窗口字段分析； TCP差错控制机制； TCP拥塞控制机制； TCP连接管理； TCP与RED。
传输层
计算机网络
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。
IP over 以太网 以太网
网络接口层
TCP/IP体系结构
计算机网络
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。
1001 1001 1000
数据 TCP 首部
数据 TCP 首部
数据 TCP 首部
11 数据 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
五、TCP差错控制机制
发送端
接收端
传输层
数据（0） 数据（1）
计算机网络
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
传输层
一、 UDP报文格式
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
目的端口号 检验和
用户数据
UDP首部格式
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。
计算机网络
传输层
8.1 传输层端口的概念
32位IP地址
IP 地址 192.1.1.1
192.1.1.1
端口号 1500
16位端口号
1500
插口
48位插口
计算机网络
传输层
8.1 传输层端口的概念
应用进程 1 应用进程 2 … 应用进程 N
缓冲队列
端口号
传输层实体
端口号
传输层实体通过端口将TCP报文和应用进程绑定在 一起。
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。
计算机网络
一、 UDP报文格式
源 IP 地址 目的 IP 地址
伪首部
0 17 UDP 报文长度
源端口号 目的端口号
UDP 报文长度 检验和
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
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
传输层
第8章 传输层
HTTP TELNET FTP SMTP 应用层
TCP
UDP
ห้องสมุดไป่ตู้
传输层
IP
网际层
IP over SDH SDH
IP over ATM ATM
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。
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
8.3 传输控制协议
计算机网络 （第2版）
第八章
© 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
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？
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）
错误。
计算机网络
传输层
三、流量控制过程
发送进程
接收进程
TCP 发送进程
最新写 入序号
最新读 出序号
TCP 接收进程
P3
P4
发送缓冲队列 缓冲队列序号增长方向 接收缓冲队列
确认 最后字
序号 节序号
P1
P2
流量控制过程
接收 最后字
序号 节序号
P5
P6
流量控制保证发送端发送数据速率和接收端处理数据速率匹配； 接收端给出基于确认序号的接收窗口 AW=RBL—（（P5－1）－P4) 发送端计算出可用窗口 AW—（P2—（P1－1）） ，可用窗口是在接收端维持AW不变的情况 下，发送端可以继续发送的数据的序号范围。
用户数据
传输层
UDP计算检验和时加上IP首部中一些字段，这些 字段被称为伪首部；
由于UDP是端到端检错，因此，可以用伪首部实 现端到端IP首部关键字段检错。
计算机网络
二、UDP用途
幅值
幅值
幅值
传输层
时间
时间
时间
(a)原始语音信号 (b)空置 4ms 语音信号的情况 (c)等待发送端重发出错 UDP 报文的情况
计算机网络
传输层
四、序号和窗口字段分析
为了保证接收端不重复接收数据，要求在TCP报 文最大生存时间内，不允许出现序号重复的数据， 但对于10Gbps链路，发送完最大序号范围数据 的时间＝（232×8）/（10×109）=3.44s ；
同样，一旦往返时延＝100ms，要求10Gbps链 路100%传输效率的窗口值＝ （10×109×100×10-3）/8=125MB
可见，在高速链路下，序号和窗口字段长度都已 经无法满足要求，TCP用窗口扩大选项和时间戳 选项 解决这一问题。
计算机网络
传输层
五、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
70017001 3000
2001 2001 2000
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
调节能力。
计算机网络
传输层
二、TCP报文格式
源端口号
目的端口号
用于标识数
据的发送进
程和接收进
程TC。P 保 U A P
首部
RC S
长度 留 G K H
检验和
序号 确认序号
窗口用于给出接收
端能够接收的字节 数。
RS F
SY I
窗口
T 发 序N送 号序 指N 号 明对 被标 位发 确志送 认的 的数 数紧据 据急编 。指号针，接收
4位，以4B为 单位给出首部
可选项
长度。
用于检测包括数据
在内的TCP 报文在数据
传输过程中发生的
本讲主要内容 TCP主要特点； TCP报文格式； 流量控制过程； 序号和窗口字段分析； TCP差错控制机制； TCP拥塞控制机制； TCP连接管理； TCP与RED。
传输层
计算机网络
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。
IP over 以太网 以太网
网络接口层
TCP/IP体系结构
计算机网络
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。
1001 1001 1000
数据 TCP 首部
数据 TCP 首部
数据 TCP 首部
11 数据 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
五、TCP差错控制机制
发送端
接收端
传输层
数据（0） 数据（1）
计算机网络
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
传输层
一、 UDP报文格式
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
目的端口号 检验和
用户数据
UDP首部格式
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。
计算机网络
传输层
8.1 传输层端口的概念
32位IP地址
IP 地址 192.1.1.1
192.1.1.1
端口号 1500
16位端口号
1500
插口
48位插口
计算机网络
传输层
8.1 传输层端口的概念
应用进程 1 应用进程 2 … 应用进程 N
缓冲队列
端口号
传输层实体
端口号
传输层实体通过端口将TCP报文和应用进程绑定在 一起。
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。
计算机网络
一、 UDP报文格式
源 IP 地址 目的 IP 地址
伪首部
0 17 UDP 报文长度
源端口号 目的端口号
UDP 报文长度 检验和
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
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
传输层
第8章 传输层
HTTP TELNET FTP SMTP 应用层
TCP
UDP
ห้องสมุดไป่ตู้
传输层
IP
网际层
IP over SDH SDH
IP over ATM ATM
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。
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
8.3 传输控制协议
计算机网络 （第2版）
第八章
© 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
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？
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）
错误。
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传输层
三、流量控制过程
发送进程
接收进程
TCP 发送进程
最新写 入序号
最新读 出序号
TCP 接收进程
P3
P4
发送缓冲队列 缓冲队列序号增长方向 接收缓冲队列
确认 最后字
序号 节序号
P1
P2
流量控制过程
接收 最后字
序号 节序号
P5
P6
流量控制保证发送端发送数据速率和接收端处理数据速率匹配； 接收端给出基于确认序号的接收窗口 AW=RBL—（（P5－1）－P4) 发送端计算出可用窗口 AW—（P2—（P1－1）） ，可用窗口是在接收端维持AW不变的情况 下，发送端可以继续发送的数据的序号范围。
用户数据
传输层
UDP计算检验和时加上IP首部中一些字段，这些 字段被称为伪首部；
由于UDP是端到端检错，因此，可以用伪首部实 现端到端IP首部关键字段检错。
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二、UDP用途
幅值
幅值
幅值
传输层
时间
时间
时间
(a)原始语音信号 (b)空置 4ms 语音信号的情况 (c)等待发送端重发出错 UDP 报文的情况
计算机网络
传输层
四、序号和窗口字段分析
为了保证接收端不重复接收数据，要求在TCP报 文最大生存时间内，不允许出现序号重复的数据， 但对于10Gbps链路，发送完最大序号范围数据 的时间＝（232×8）/（10×109）=3.44s ；
同样，一旦往返时延＝100ms，要求10Gbps链 路100%传输效率的窗口值＝ （10×109×100×10-3）/8=125MB
可见，在高速链路下，序号和窗口字段长度都已 经无法满足要求，TCP用窗口扩大选项和时间戳 选项 解决这一问题。
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传输层
五、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
70017001 3000
2001 2001 2000