计算机网络原理(李志荣)5运输层

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计算机网络原理第 5 章 运输层

课件制作人：谢希仁

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第 5 章 运输层5.1 *运输层协议概述 5.1.1 进程之间的通信 5.1.2 运输层的两个主要协议 5.1.3 运输层的端口 5.2 用户数据报协议 UDP 5.2.1 *UDP 概述 5.2.2 UDP 的首部格式

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第 5 章 运输层(续)5.3 传输控制协议 TCP 概述 5.3.1 *TCP 最主要的特点 5.3.2 TCP 的连接 5.4 *可靠传输的工作原理 5.4.1 停止等待协议 5.4.2 连续 ARQ 协议 5.5 *TCP 报文段的首部格式

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第 5 章 运输层(续)5.6 TCP 可靠传输的实现 5.6.1 *以字节为单位的滑动窗口 5.6.2 *超时重传时间的选择 5.6.3 选择确认 SACK 5.7 TCP的流量控制 5.7.1 *利用滑动窗口实现流量控制 5.7.1 必须考虑传输效率课件制作人：谢希仁

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第 5 章 运输层(续)5.8 TCP 的拥塞控制 5.8.1 拥塞控制的一般原理 5.8.2 几种拥塞控制方法 5.8.3 随机早期检测 RED 5.9 TCP 的运输连接管理 5.9.1 TCP 的连接建立 5.9.2 TCP 的连接释放 5.9.3 TCP 的有限状态机课件制作人：谢希仁

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5.1 运输层协议概述 5.1.1 进程之间的通信

从通信和信息处理的角度看，运输层向 它上面的应用层提供通信服务，它属于 面向通信部分的最高层，同时也是用户 功能中的最低层。 当网络的边缘部分中的两个主机使用网 络的核心部分的功能进行端到端的通信 时，只有位于网络边缘部分的主机的协 议栈才有运输层，而网络核心部分中的 路由器在转发分组时都只用到下三层的 功能。 课件制作人：谢希仁

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运输层为相互通信的应用进程提供了 逻辑通信5 4 3 2 1 IP 层 AP1 AP 2 应用进程 应用进程 端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 端口 AP3 AP4 5 4

32 1

主机 A

主机 B 路由器 1 LAN1 WAN IP 协议的作用范围 运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围 路由器 2 LAN2

AP1 AP2

AP3AP4

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应用进程之间的通信

两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应 用进程互相通信。 应用进程之间的通信又称为端到端的通信。 运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。 应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交 到运输层，再往下就共用网络层提供的服务。 “运输层提供应用进程间的逻辑通信”。“逻 辑通信”的意思是：运输层之间的通信好像是 沿水平方向传送数据。但事实上这两个运输层 之间并没有一条水平方向的物理连接。课件制作人：谢希仁

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运输层协议和网络层协议 的主要区别应用进程 应用进程

…

…

因 特 网IP 协议的作用范围 (提供主机之间的逻辑通信)TCP 和 UDP 协议的作用范围 (提供进程之间的逻辑通信)课件制作人：谢希仁

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运输层的主要功能

运输

层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信 (但网络层是为主机之间提供逻辑通信)。 运输层还要对收到的报文进行差错检测。 运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连 接的 TCP 和无连接的 UDP。

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两种不同的运输协议

运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节 (如网络拓扑、所采用的路由选择协议等), 它使应用进程看见的就是好像在两个运输层实 体之间有一条端到端的逻辑通信信道。 当运输层采用面向连接的 TCP 协议时，尽管 下面的网络是不可靠的(只提供尽最大努力服 务),但这种逻辑通信信道就相当于一条全双 工的可靠信道。 当运输层采用无连接的 UDP 协议时，这种逻 辑通信信道是一条不可靠信道。课件制作人：谢希仁

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5.1.2 运输层的两个主要协议TCP/IP 的运输层有两个不同的协议： (1) 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol) (2) 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)

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TPDU

按照OSI术语，两个对等运输实体在通信时 传送的数据单位叫作运输协议数据单元 TPDU (Transport Protocol Data Unit)。在TCP/IP体系中，TCP 传送的数据单位是 TCP 报文段(segment); UDP 传送的数据 单位是 UDP 用户数据报。课件制作人：谢希仁

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TCP/IP 体系中的运输层协议应用层

运输层

UDPIP

TCP

与各种网络接口

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TCP 与 UDP

UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对 方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出 任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在 某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。 TCP 则提供面向连接的服务。TCP 不提供广 播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的、面 向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许 多的开销，如确认、流量控制、计时器以及连 接管理等。这不仅使协议数据单元的首部增大 很多，还要占用许多的处理机资源。课件制作人：谢希仁

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表5-1 使用UDP和TCP的各种 应用和应用层协议应用名字转换文件传送 路由选择协议

应用层协议DNSTFTP RIP

运输层协议UDPUDP UDP

IP地址配置网络管理 远程文件服务器 IP电话 流式多媒体通信 电子邮件

BOOTP, DHCPSNMP NFS 专用协议 专用协议 SMTP

UDPUDP UDP UDP UDP TCP

远程终端接入万维网 文件传送

TELNETHTTP FTP

TCPTCP TCP