计算机网络第五章——运输层

进程之间的通信

• 运输层通信的端点：主机中的进程

• 复用和分用：省略

• 运输层的两个主要协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP

• 运输层的端口：

服务器端口范围	0~1023
客户端端口范围	49152~65535

• 常用端口号

应用程序	FTP	TELNET	SMTP	DNS	TFTP	HTTP	SNMP(trap)	HTTPS
熟知端口号	21	23	25	53	69	80	161	162

用户数据报协议UDP

• UDP是无连接的，尽最大努力交付，面向报文，没有拥塞控制，支持一对一、一对多、多对一、多对多交互通信，首部开销小

传输控制协议TCP

• 特点：TCP是面向连接的、可靠交付、全双工通信、面向字节流

• 停止等待协议
  优点是简单，缺点是信道利用率太低

• 信道利用率

U = TD/（TD + RTT + TA）
TD是A发送分组需要的时间，等于分组长度/数据率
TA是B发送确认分组需要的时间

• 连续ARQ协议

通常A最终总是可以收到对所有发出的分组的确认
使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠传输网络上实现可靠通信

TCP报文段的首部格式

源和目的端口：各占2个字节，分别写入源端口和目的端口。

序号：本报文段发送的数据的第一个字节的序号。

确认号：是“确认报文”中期望收到对方下一个报文的第一个数据字节的序号。
确认 ACK：发送方在一定时间内没有收到服务端的ACK确认包后，就会重新发送TCP数据包。发送方收到了

ACK，表明接收方已经接收到数据，保证了数据的可靠达到。

同步 SYN：该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号，该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。

窗口：指明现在允许对方发送的数据量，因为接收方的缓存是有限的。窗口值是动态变化的。

可靠传输的实现

• 以字节为单位的滑动窗口

1. A的发送窗口并不总是和B的接收窗口一样大
2. TCP标准没有规定对不按序列到达的数据应如何处理，通常是先临时存放在接收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付上层的应用进程。
3. TCP要求接收方必须有累计确认的功能，这样可以减小传输开销

• 超时重传时间的选择：重要的公式计算在225页

TCP的流量控制

• 利用滑动窗口实现流量控制

  例题：
  主机A和主机B建立TCP连接后，A准备向B发送的数据如下表所示：
  发送窗口的初始值为400，每个报文段的长度为100字节，数据报文段序号的初始值为seq=301，请分析

301 400	401 500	501 600	601 700	701 800	801 900	901 1000

(1) A发送完seq=301的数据后未收到B发来的任何确认信息，请给出当前发送窗口的范围，并给出其中发送已确认，已发送未确认，可发送还未发送，不允许发送的字节范围

发送窗口的范围301~700	发送已经确认
已发送未确认：301~400	可发送还未发送：401~700
不允许发送：701~1000

(2) A发送完seq=601的数据后收到B发来的ACK=1，ack=501，rwnd=300的报文。请给出当前发送窗口的范围，并给出其中发送已确认，已发送未确认，可发送还未确认，不允许发送的字节范围

发送窗口的范围501~800
发送已确认：301~500	可发送还未发送：501~700
不允许发送：701~800	不允许发送：801~1000

TCP的拥塞控制

防止过多的数据注入网中，使网络中的路由器或链路过载
重传并不会缓解网络的拥塞，反而会加剧网络的拥塞
拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素

• 拥塞控制方法：232页

三次握手

四次握手