数据通信与计算机网络第6章运输层.ppt

数据通信与计算机网络 运输层，又称为传输层。它位于OSI体系结构的第四层，介于网络层和应用层之间（不考虑会话层和表示层），是整个网络体系结构中的关键层次。从通信与信息处理的角度来看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，属于面向通信部分的最高层，但同时也是用户功能中的最低层。 本章将从运输层所涉及的基本概念入手，讨论运输层中的两个重要协议——UDP和TCP。 第1节 运输层概述 运输层的功能 运输层的主要功能是利用网络层所提供的服务向应用层提供有效、可靠且价格合理的服务。其主要任务是：在优化网络服务的基础上，提供从源主机到目的主机之间可靠且价格合理的数据传输，使高层服务用户的通信与其所使用的网络无关。换句话说，运输层屏蔽掉了下层通信子网的实现细节，实现了端到端（进程到进程）的透明传输。 由于IP协议提供的是“尽最大努力地交付”服务，因此运输层还必须具有流量控制、拥塞控制和差错控制等功能，从而保证数据传输的完整性和准确性。可以认为，运输层是一个可靠的层次（并非100%可靠）。 进程和端口 进程 进程，简单的说就是正在执行的程序。它是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不仅仅是程序的代码，还包括当前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。 端口 在因特网中，各主机之间通过TCP/IP协议发送和接收数据。路由器会根据IP数据报首部中的目的地址进行路由选择，从而将数据从源主机传送到目的主机。我们知道，绝大部分的操作系统都支持多程序（进程）同时运行，那么当主机收到一个IP数据报后，将这个数据报交付给众多同时运行的程序（进程）中的哪一个呢？这就需要通过协议端口号（potocol number，简称为端口）来标识出通信的应用进程。在TCP/IP体系中，端口号长度为16bit。 110 80 53 25 23 21 20 端口号 POP3 HTTP DNS SMTP TELNET FTP （control） FTP （data） 应用程序 部分常用的熟知端口号 在实际使用中，为了保证进程之间的通信能够正常进行，需要将端口号与IP地址结合起来使用，称为插口或套接字（socket），定义为（IP地址：端口号）。 运输层协议 运输层有两个非常重要的协议：用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）和传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol），它们都是因特网的正式标准。 UDP协议是无连接的，即在数据传输之前不需要建立连接，目的主机收到数据报后也不需要发回确认。它虽然提供的是不可靠的数据交付，但在对实时性要求比较高的情况下（如视频会议），是一种非常有效的方式。 TCP协议是面向连接的，即在数据传输之前需要先建立连接，而且目的主机收到数据报后要发回确认信息。它提供的是可靠的数据交付，但与UDP相比增加了许多开销，如确认、流量控制、连接管理等，其报文格式也比较复杂。 UDP数据报格式非常简单，仅在IP数据报的基础上增加了很少的一些功能，这正是UDP协议传输效率高的一个主要原因。 第2节 用户数据报协议UDP UDP数据报格式 UDP的工作原理 当运输层从网络层收到一个UDP数据报时，要根据首部中的目的端口号将其送到相应的端口，并最终交付给应用进程。如果接收方发现收到的UDP数据报目的端口号不正确（即不存在该端口对应的应用进程），则丢弃该报文，并由ICMP发送“端口不可达”的差错报文给发送方。 第3节 传输控制协议TCP ? 端口 … 发送 TCP 报文段 TCP … TCP 接收缓存 发送缓存 报文段 … 报文段 报文段 端口 发送端 接收端 向发送缓存 写入数据块 从接收缓存 读取数据块 应用进程 应用进程 ? TCP报文的格式 TCP 首部 20 字节的 固定首部 目 的 端 口 数据 偏移 检 验 和 选 项 （长 度 可 变） 源 端 口 序 号 紧 急 指 针 窗 口 确 认 号 保 留 F I N 32 bit S Y N R S T P S H A C K U R G 比特 0 8 16 24 31 填 充 TCP 数据部分 TCP 首部 TCP 报文段 IP 数据部分 IP 首