计算机网络传输层
计算机网络技术《9.1传输层的作用》
91 数据传输
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传输层协议 数据传输
传输层的作用 负责在两个应用之间建立临时通信会话，并在它们之间传送数据。 提供面向连接的数据流支持、可靠性、流量控制和多路复用
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传输层协议 数据传输
传输层的职责 跟踪各个会话。 分段数据和分段重组。 标识应用程序。
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传输层协议 数据传输
会话多路复用 将数据分成小数据块。 根据会话给数据块添加标签。
第六页，共八Байду номын сангаас。
传输层协议 数据传输
传输层可靠性 提供两种协议：TCP 和 UDP。 TCP 具有可靠性，而 UDP 那么不具有。
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内容总结
第 9 章：传输层。第 9 章：传输层。描述传输层在管理端到端通信中的数据传输时起到的作 用。描述 TCP 和 UDP 协议的特征，包括端口号及其用途。解释 TCP 会话的建立和终止流程如 何实现可靠通信。解释如何发送和确认 TCP 协议数据单元来保证交付。描述 UDP 与效劳器建 立通信的客户端进程。比较 UDP 与 TCP。负责在两个应用之间建立临时通信会话，并在它们之 间传送数据。将数据分成小数据块。传输层可靠性
第 9 章：传输层
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第 9 章 - 章节和目标
91 传输层协议 描述传输层在管理端到端通信中的数据传输时起到的作用。 描述 TCP 和 UDP 协议的特征，包括端口号及其用途。 92 TCP和UDP 解释 TCP 会话的建立和终止流程如何实现可靠通信。 解释如何发送和确认 TCP 协议数据单元来保证交付。 描述 UDP 与效劳器建立通信的客户端进程。 比较 UDP 与 TCP。
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计算机网络传输协议分析
计算机网络传输协议分析计算机网络作为现代社会不可或缺的一部分，其运作离不开网络传输协议。
网络传输协议是计算机网络中数据传输的规则和约定，它负责确保数据的可靠传输和正确处理。
本文将对计算机网络传输协议进行深入分析，以便更好地理解和应用该技术。
一、传输层协议的基本概念计算机网络传输层协议是网络协议中的重要部分，主要负责端到端的数据传输和处理。
在网络中，传输层协议可以通过使用不同的传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）来满足不同的需求。
1. 传输控制协议（TCP）TCP是一种面向连接的协议，它提供可靠的数据传输和流量控制。
TCP使用三次握手建立连接，通过分段和重传机制来确保数据的可靠性。
此外，TCP还支持拥塞控制和流量控制，以避免网络拥塞和数据丢失。
2. 用户数据报协议（UDP）UDP是一种无连接的协议，它提供了一种简单的数据传输方式。
与TCP不同，UDP不会确保数据的可靠传输，而是快速地将数据发送到目标主机。
UDP适用于一些对传输速度要求较高、对可靠性要求较低的应用，如视频传输和实时游戏。
二、TCP协议的工作原理与特点TCP协议是最常用的传输协议之一，它具有以下工作原理和特点：1. 面向连接TCP在进行数据传输之前，会先通过三次握手建立连接。
首先，客户端发送SYN包给服务器，请求建立连接；然后，服务器收到SYN 包后，发送SYN-ACK包回应；最后，客户端再发送ACK包确认连接成功。
这种连接方式确保了数据传输的可靠性。
2. 可靠传输TCP通过序列号和确认应答机制来实现可靠传输。
发送端将数据进行分段，并为每个数据段分配一个序列号，接收端收到数据后，根据序列号进行确认，并发送确认应答给发送端。
如果发送端没有收到确认应答，将进行重传，直到接收端确认收到数据为止。
3. 拥塞控制TCP具有拥塞控制机制，以避免网络拥塞和数据丢失。
当网络拥塞时，TCP会适时地降低发送速率，以减少数据的丢失，并通过拥塞窗口来控制数据的发送。
第6章 传输层教案(计算机网络)
第6章传输层教学目标：1、了解传输层的功能2、掌握TCP和UDP协议的工作原理3、理解TCP和UDP协议和上层通信机制教学重点：传输层的功能，TCP和UDP协议教学难点：TCP和UDP协议通信机制教学课时：4课时教学方法：讲解法、讨论法、演示法、练习法教学内容及过程：第6章传输层6.1内容简介传输层是OSI七层参考模型的第四层，它为上一层提供了端到端（end to end）的可靠的信息传递。
物理层使我们可以在各链路上透明地传送比特流。
数据链路层则增强了物理层所提供的服务，它使得相邻节点所构成的链路能够传送无差错的帧。
网络层又在数据链路层基础上，提供路由选择、网络互联功能。
而对于用户进程来说，我们希望得到的是端到端的服务，传输层就是建立应用间的端到端连接，并且为数据传输提供可靠或不可靠的链接服务。
6.2传输层简介一、传输层的定义传输层是OSI模型的第4层。
一般来说，OSI下3层的主要任务是数据通信，上3层的任务是数据处理。
该层的主要任务用一句话表示就是“向用户提供可靠的端到端的服务，处理数据包的传输差错、数据包的次序、处理传输连接管理等传输方面的问题，以保证报文的正确传输”。
二、传输层功能⏹连接管理⏹流量控制⏹差错检测⏹对用户请求的响应⏹建立无连接或面向连接的通信→面向连接：会话建立、数据传输、会话拆除→无连接：不保证数据的有序到达6.3TCP协议传输层协议为TCP（transmission control ptotocol），因此传输层也被称为TCP层。
TCP 协议是面向连接的端到端的可靠的传输层协议。
它支持多种网络应用程序，对下层服务没有多少要求，同时假定下层只能提供不可靠的数据报服务，并可以在多种硬件构成的网络上运行。
一、TCP分段格式⏹序列号和确认号（32比特）⏹ 窗口（16比特） ⏹ 校验和（16比特） ⏹ 数据（可变大小） ⏹ 头长度（4比特） ⏹ 标志（6比特） ⏹ FIN （完成） ⏹ PSH （推） ⏹ RST （复位） ⏹ SYN （同步） ⏹ 紧急指针（16比特） ⏹ 选项（可变长度） 二、TCP 的连接建立和拆除 1、TCP 的连接建立2、TCP 的连接建立发送 SYN接收 SYN1发送 SYN接收 SYN 发送 SYN, ACK接收 SYN123、TCP 连接建立4、TCP 连接拆除发送 SYN接收 SYN 发送 SYN, ACK建立会话123接收 SYN三、TCP 可靠传输技术当TCP 的连接建立好后，为保证数据传输的可靠，TCP 协议要求对传输的数据都进行确认，为保证确认的正常进行，TCP 协议首先对每一个分段都作了32位的编号，称为序列号。
osi七层模型的定义和各层功能
OSI七层模型的定义和各层功能随着网络技术的不断发展，我们的生活已经离不开网络了。
而OSI七层模型是计算机网络体系结构的实质标准，它将计算机网络协议的通信功能分为七层，每一层都有着独特的功能和作用。
下面，我将以此为主题，深入探讨OSI七层模型的定义和各层功能。
1. 第一层：物理层在OSI七层模型中，物理层是最底层的一层，它主要负责传输比特流（Bit Flow）。
物理层的功能包括数据传输方式、电压标准、传输介质等。
如果物理层存在问题，整个网络都无法正常工作。
2. 第二层：数据链路层数据链路层负责对物理层传输的数据进行拆分，然后以帧的形式传输。
它的功能包括数据帧的封装、透明传输、差错检测和纠正等。
数据链路层是网络通信的基础，能够确保数据的可靠传输。
3. 第三层：网络层网络层的主要功能是为数据包选择合适的路由和进行转发。
它负责处理数据包的分组、寻址、路由选择和逻辑传输等。
网络层的存在让不同的网络之间能够互联互通，实现数据的全球传输。
4. 第四层：传输层传输层的功能是在网络中为两个端系统之间的数据传输提供可靠的连接。
它通过TCP、UDP等协议实现数据的可靠传输、分节与重组、流量控制、差错检测和纠正等。
5. 第五层：会话层会话层负责建立、管理和结束会话。
它的功能包括让在网络中的不同应用之间建立会话、同步数据传输和管理数据交换等。
6. 第六层：表示层表示层的作用是把数据转换成能被接收方识别的格式，然后进行数据的加密、压缩和解压缩等。
7. 第七层：应用层应用层是OSI模型中的最顶层，它为用户提供网络服务，包括文件传输、电流信箱、文件共享等。
应用层是用户与网络的接口，用户的各种应用软件通过应用层与网络进行通信。
OSI七层模型是计算机网络体系结构的基本标准，它将通信协议的功能划分为七层以便管理和开发。
每一层都有独特的功能和作用，共同构成了完整的网络通信体系。
只有了解并理解这些层次的功能，我们才能更好地利用网络资源，提高网络效率。
计算机网络传输层课后习题答案
第五章传输层5—01试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务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（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。
各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。
5—02网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。
但提供不同的服务质量。
5—03当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？答：都是。
这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
5—05试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。
答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。
有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。
因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。
5—06接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？答：丢弃5—07如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。
5—08为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？答：发送方 UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付 IP 层。
UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
接收方 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。
计算机网络传输层
流量控制----滑动窗口控制
• 连续发送协议效率高，但要控制发送速度， 避免数据溢出。一般采用滑动窗口控制进 行流量控制。
• 各种连续发送协议使用的滑动窗口控制基 本类似，都是数据单元在发送端排队，在 队列上设置滑动窗口，在滑动窗口内的数 据单元可以发送，在滑动窗口外的数据单 元不能发送。
IP数据报的检验和字段。 • 通过检验和发现错误，则舍弃UDP整个数据报。
UDP协议（5）
• UDP的优点： 1. 发送前不建立连接，减少了开销和发送前
的时延； 2. 不使用拥塞控制，也不保证可靠交付，因
此主机不需要维持许多参数和状态表； 3. 首部只有8个字节，附加信息少； 4. 没有拥塞控制，不会因为拥塞降低数据发
• UDP不考虑拥塞控制问题，只以自己的速 度发送数据。
UDP协议（3）
• UDP不考虑拥塞控制问题，只以自己的速 度发送数据。
• 用户数据报UDP只有两个字段：数据字段 和首部字段。 其中首部只有8个字节。源IBiblioteka 地址12字节 目的IP地址
0 17 UDP长度
伪首部
源端口 目的端口 长度 检验和
首部
• 网络层和传输层的区别 1. 传输层为应用进程提供端到端的逻辑通信，
网络层为主机之间提供点到点的逻辑通信； 2. 传输层对报文数据进行差错检验，网络层
只对报文头进行差错检验； 3. 传输层提供面向连接的TCP服务和无连接
的UDP服务，网络层只能提供无连接的IP 数据报服务。
传输层概述
• 传输层向高层屏蔽了下面通信子网的细节，它建 立的逻辑通信使两个进程看见的就是在两个传输 实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。
计算机网络复习题-传输层
传输层一知识点:一传输层的功能1.提供应用进程间的逻辑通信(网络层提供主机之间的逻辑通信)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这里“逻辑通信”的意思是:传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据,但事实上这两个传输层之间并没有一条水平方向的物理连接2.对收到的报文进行差错检测(网络层只检查IP数据报首部)3.根据应用的不同,传输层需要有两种不同的传输协议,即面向连接的TCP和无连接的UDP(网络层无法同时实现两种协议二传输层寻址与端口(理解)数据链路层按MAC地址寻址,网络层按IP地址来寻址的,而传输层是按端口号来寻址的端口就是传输层服务访问点(TSAP)不同的应用进程的报文可以通过不同的端口向下交付给传输层,再往下由传输层统一处理交给网络层,这一过程称为复用端口用一个16bit端口号进行标志,共允许有64k个端口号1.熟知端口,其数值一般为0-1023当一种新的应用程序出现时,必须为它指派一个熟知端口,以便其他应用进程和其交互常用端口:FTP: 21,20; SMTP:25 ; 80 ;2.一般端口,用来随时分配给请求通信的客户进程我们知道,一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务,实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的称为插口或套接字套接口即:插口=(IP地址,端口号)三无连接服务与面向连接服务(重点)传输层提供了两种类型的服务:无连接服务和面向连接服务相应的实现分别是用户数据报协议UDP和传输控制协议TCP当采用TCP协议时,传输层向上提供的是一条全双工的可靠逻辑信道;当采用UDP协议时,传输层向上提供的是一条不可靠的逻辑信道的主要特点(1)传送数据前无需建立连接,数据到达后也无需确认(2)不可靠交付(3)报文头部短,传输开销小,时延较短的主要特点(1)面向连接,不提供广播或多播服务(2)可靠交付(3)报文段头部长,传输开销大常见的使用UDP的应用层协议有:DNS,TFTP,RIP,BOOTP,DHCP,SNMP,NFS,IGMP等使用TCP的应用层协议有:SMTP,TELNET,HTTP,FTP等四用户数据报协议UDP概述UDP和TCP最大的区别在于它是无连接的,UDP只在IP的数据报服务之上增加了端口的功能和差错检测的功能虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付,但UDP在某些方面有其特殊的优点:(1)发送数据之前不需要建立连接(2)UDP的主机不需要维持复杂的连接状态表(3)UDP用户数据报只有8个字节的首部开销(4)网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低这对某些实时应用(如IP电话实时视频会议)是很重要的数据报UDP数据报有两个字段:数据字段和首部字段首部字段有8个字节,由4个字段组成,每个字段都是两个字节:(1)源端口,即源端口号(2)目的端口,即目的端口号(3)长度,即UDP用户数据报的长度(4)检验和,即检测UDP用户数据报在传输中是否有错六TCP连接管理(重点,必考)TCP的传输连接有三个阶段,即:连接建立数据传送和连接释放TCP传输连接的管理就是使传输连接的建立和释放都能正常地进行TCP的连接和建立都是采用客户服务器方式主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)“三次握手”一定要会!!TCP传输连接的建立采用“3次握手”的方法,如图所示:第一次握手,A向B发送连接请求,即一个SYN字段为1的报文段;第二次握手,B收到连接请求报文段后,如同意,则发回确认第三次握手,A收到B的确认信息后,再加以确认采用3次握手”的方法,目的是为了防止报文段在传输连接建立过程中出现差错通过3次报文段的交互后,通信双方的进程之间就建立了一条传输连接,然后就可以用全双工的方式在该传输连接上正常的传输数据报文段了七TCP可靠传输数据编号与确认TCP协议是面向字节的并使每一个字节对应于一个序号在连接建立时,双方要商定初始序号TCP每次发送的报文段的首部中的序号字段数值表示该报文段中的数据部分的第一个字节的序号TCP的确认是对接收到的数据的最高序号表示确认接收端返回的确认号是已收到的数据的最高序号加1因此确认号表示接收端期望下次收到的数据中的第一个数据字节的序号的重传机制TCP每发送一个报文段,就对这个报文段设置一次计时器只要计时器设置的重传时间到了规定时间,但此时还没有收到确认,那么就要重传这一报文段由于TCP的下层是一个互联网环境,IP数据报所选择的路由变化很大因而传输层的往返时延的方差也很大为了计算超时计时器的重传时间,TCP采用了一种自适应的算法:(1)记录每一个报文段发出的时间,以及收到相应的确认报文段的时间这两个时间之差就是报文段的往返时延(2)将各个报文段的往返时延样本加权平均,就得出报文段的平均往返时延RTT(3)每测量到一个新的往返时延样本,就按下式重新计算一次平均往返时延RTT:平均往返时延RTT =α×(旧的RTT)+ (1-α)×(新的往返时延样本)在上式中,0≤α<1若α很接近于1,表示新算出的平均往返时延RTT和原来的值相比变化不大八TCP流量控制和拥塞控制1.滑动窗口的概念TCP采用大小可变的滑动窗口进行流量控制窗口大小的单位是字节在TCP报文段首部的窗口字段写入的数值就是当前给对方设置的发送窗口数值的上限因特网建议标准定义了以下四种算法:慢开始塞避免快重传和快恢复慢开始算法的做法是:在连接建立时,将拥塞窗口cwnd初始化为一个最大报文段长度MSS的数值此后,每收到一个对新的报文段的确认,就将拥塞窗口cwnd增加至多一个MSS的数值通常表现为按指数规律增长为防止拥塞窗口cwnd的增长引起网络阻塞,还需要一个状态变量,即慢开始门限ssthresh,其用法如下:当cwnd<ssthresh时,使用慢开始算法;当cwnd>ssthresh时,停止使用慢开始算法,改用拥塞避免算法;当cwnd=ssthresh时,既可使用慢开始算法,也可使用拥塞避免算法拥塞避免算法的做法是:发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小通常表现为按线性规律增长(“拥塞避免”并非指完全能够避免了拥塞,而只是使网络比较不容易出现拥塞)不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段,只要发现网络出现拥塞(其根据是没有按时收到ACK或收到了重复的ACK),就要将慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送窗口值的一半(但不能小于2)3.快重传和快恢复快重传和快恢复是对以上拥塞控制算法的改进,以避免有时一条TCP连接会因等待重传计时器的超时而空闲很长的时间快重传算法规定,发送端只要一连收到三个重复的ACK 即可断定有分组丢失了,就应立即重传丢失的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时快恢复算法如下:(1)当发送端收到连续三个重复的ACK时,就重新设置慢开始门限ssthresh(2)与慢开始不同之处是拥塞窗口cwnd不是设置为1,而是设置为ssthresh +3×MSS(3)若收到的重复的ACK 为n个(n>3),则将cwnd设置为ssthresh+n×MSS(4)若发送窗口值还容许发送报文段,就按拥塞避免算法继续发送报文段(5)若收到了确认新的报文段的ACK,就将cwnd缩小到ssthresh例题精讲【例1】在TCP/IP参考模型中,传输层的主要作用是在互联网络的源主机和目的主机对等实体之间建立用于会话的( C )A.点到点连接B.操作连接C.端到端连接D.控制连接【例2】如果用户程序使用UDP协议进行数据传输,那么( D )层协议必须承担可靠性方面的全部工作A.数据链路层B.网际层C.传输层D.应用层【例3】TCP协议是面向连接的协议,提供连接的功能是(1)( A )的;采用(2)( B )技术来实现可靠数据流的传送为了提高效率,又引入了滑动窗口协议,协议规定重传(3)(B )的报文段,这种报文段的数量最多可以(4)( D );TCP采用滑动窗口协议可以实现(5)( C )(1)A.全双工 B.单工 C.半双工 D.单方向(2)A.超时重传 B.肯定确认(捎带一个报文段的序号)C.超时重传和肯定确认D.丢失重传和否定性确认(3)A.未被确认及至窗口首端的所有报文段 B.未被确认C.未被确认及至退回N值的所有报文段D.仅丢失(4)A.是任意的个C.大于发送窗口的大小D.等于发送窗口的大小(5)A.端到端的流量控制 B.整个网络的拥塞控制C.端到端的流量控制和网络的拥塞控制D.整个网络的差错控制【例7】假定TCP采用2次握手代替3次握手来建立连接,也就是说省去第三个报文,是否可能会发生死锁解本题考查对TCP连接管理中三次握手原理的理解3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的作为例子,考虑计算机A和B之间的通信,假定A给B发送一个连接请求分组,B收到了这个分组,并发送了确认应答分组按照两次握手的协定,B认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组可是,A在B的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道B是否已准备好,也不知道B发送数据使用的初始序列号,A 甚至怀疑B是否收到自己的连接请求分组在这种情况下,A认为连接还未建立成功,将忽略B发来的任何数据分组,只等待连接确认应答分组而B在发出的分组超时后,重复发送同样的分组,这样就形成了死锁(如图练习题精选一单项选择题七层模型中,提供端到端的透明数据传输服务差错控制和流量控制的层是(C )A.物理层B.网络层C.传输层D.会话层2.传输层为( B )之间提供逻辑通信A.主机B.进程C.路由器D.操作系统3.( C )是TCP/IP模型传输层中的无连接协议协议协议协议协议4.以下哪项不是UDP协议的特性( A )A.提供可靠服务B.提供无连接服务C.提供端到端服务D.提供全双工服务5.下列不属于通信子网的是( D )A.物理层B.数据链路层C.网络层D.传输层6.可靠的传输协议中的“可靠”指的是( D )A.使用面向连接的会话B.使用“尽力而为”的传输C.使用滑动窗口来维持可靠性D.使用确认机制来确保传输的数据不丢失7.下列关于TCP协议的叙述中,正确的是( D )是一个点到点的通信协议提供了无连接的可靠数据传输将来自上层的字节流组织成数据报,然后交给IP协议将收到的报文段组成字节流交给上层8.一个TCP连接的数据传输阶段,如果发送端的发送窗口值由2000变为3000,意味着发送端可以( C )A.在收到一个确认之前可以发送3000个TCP报文段B.在收到一个确认之前可以发送1000个字节C.在收到一个确认之前可以发送3000个字节D.在收到一个确认之前可以发送2000个TCP报文段9.一条TCP连接的建立过程和释放过程,分别包括( C )个步骤,3 ,3 ,4 ,310.下列关于因特网中的主机和路由器的说法,错误的是( B )A.主机通常需要实现IP协议B.路由器必须实现TCP协议C.主机通常需要实现TCP协议D.路由器必须实现IP协议二综合应用题1.简述TCP和UDP协议的主要特点和应用场合答:UDP的主要特点是:(1)传送数据前无需建立连接,没有流量控制机制,数据到达后也无需确认(2)不可靠交付,只有有限的差错控制机制(3)报文头部短,传输开销小,时延较短因此,UDP协议简单,在一些特定的应用中运行效率高通常用于可靠性较高的网络环境(如局域网)或不要求可靠传输的场合,另外也常用于客户机/服务器模式中TCP的主要特点是:(1)面向连接,提供了可靠的建立连接和拆除连接的方法,还提供了流量控制和拥塞控制的机制(2)可靠交付,提供了对报文段的检错确认重传和排序等功能(3)报文段头部长,传输开销大因此,TCP常用于不可靠的互联网中为应用程序提供面向连接的可靠的端到端的字节流服务2.在一个1Gb/s的TCP连接上,发送窗口的大小为65535B,单程延迟时间等于10ms问可以取得的最大吞吐率是多少线路效率是多少2.答:根据题意,往返时延RTT=10ms×2=20ms,每20ms可以发送一个窗口大小的数据,每秒50个窗口(1000ms÷20ms=50)每秒能发送数据即吞吐量:65535×8×50=s线路效率:s÷1000Mb/s≈%所以,最大吞吐率是s,线路效率约为%3.有一个TCP连接,当它的拥塞窗口大小为64个分组大小时超时,假设该线路往返时间RTT是固定的即为3s,不考虑其他开销,即分组不丢失,该TCP连接在超时后处于慢开始阶段的时间是多少秒答:根据题意,当超时的时候,慢开始门限值ssthresh变为拥塞窗口大小的一半即ssthresh=64/2=32个分组此后,拥塞窗口重置为1,重新启用慢开始算法根据慢开始算法的指数增长规律,经过5个RTT,拥塞窗口大小变为2=32,达到ssthresh此后便改用拥塞避免算法因此,该TCP连接在超时后重新处于慢开始阶段的时间是5×RTT=15s应用层(重点)知识点讲解一网络应用模型(理解)每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题,而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议这些应用进程之间相互通信和协作通常采用一定的模式,常见的有:客户/服务器模型和P2P模型1.客户/服务器模型客户/服务器模型所描述的是进程之间服务和被服务的关系客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程其中,客户是服务请求方,服务器是服务提供方模型P2P(Peer to Peer)模型即对等网络模型相对于传统的集中式客户/服务器模型,P2P弱化了服务器的概念,系统中的各个节点不再区分服务器和客户端的角色关系,每个节点既可充当客户,也可充当服务器,结点之间可以直接交换资源和服务而不必通过服务器二域名系统DNS(重点)1.层次域名空间由于点分十进制的IP地址难记,在因特网中我们还可用域名来标识一台主机连接在因特网上的任何一台主机或者路由器都具有层次性结构的唯一名称,即域名(domainname)域名只是一个逻辑概念,它并不代表计算机的物理地址域名的结构由若干个分量组成,各分量之间用点隔开:….三级域名.二级域名.顶级域名各分量分别代表不同级别的域名各级域名由上一级的域名管理机构管理,最高的顶级域名由因特网的相关机构管理现在的顶级域名TLD 有三大类:(1)国家顶级域名nTLD:如:表示中国,.us表示美国,.uk表示英国,等等(2)国际顶级域名iTLD:采用.int国际性的组织可在.int下注册(3)通用顶级域名gTLD:如,,.org等等2.域名服务器:负责域名和IP地址的翻译共有以下三种不同类型的域名服务器:(1)本地域名服务器:也称默认域名服务器,距离用户较近,当所要查询的主机也属于同一个ISP时,该本地域名服务器立即将查询的域名转换为它的IP地址(2)根域名服务器:通常用来管辖顶级域名(如)当一个本地域名服务器不能立即回答某个主机的查询时,该本地域名服务器就以DNS客户的身份向某一根域名服务器查询(3)授权域名服务器:主机所登记注册的域名服务器,通常是该主机的本地ISP的一个域名服务器3.域名解析过程(重点)当客户端需要域名解析时,通过本机的域名解析器构造一个域名请求报文,并发往本地域名服务器域名请求报文指明了所要求的域名解析方法,包括两类:递归查询和递归与迭代相结合的方法当指定的域名服务器收到域名解析请求报文时,首先检查所请求的域名是否在所管辖的范围内如果域名服务器能完成域名解析的任务,就将请求的域名转换成相应的IP地址,并将结果返回给发送请求的客户端否则,域名服务器检查客户端要求的解析方法类型:(1)如果要求递归查询,则请求另外一个域名服务器,并最终通过应答报文将结果转交给客户端(2)如果要求使用递归和迭代相结合的方法,则产生一个应答报文并传回给客户端,该应答报文指定了客户端下次应该请求的域名服务器三文件传送协议FTP(重点)文件传送协议FTP是因特网上使用的最广泛的文件传送协议,适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件的工作原理在进行文件传输时,FTP的客户和服务器之间要建立两个连接:(1)控制连接,由控制进程进行操纵,使用端口号21,用来传输控制命令(如连接请求,传送请求等)它在整个会话期间一直保持打开(2)数据连接,由数据传送进程操纵,使用端口号20,用来传输文件它在接收到FTP客户文件传送请求后被创建,在传送完毕后关闭,数据传送进程也结束运行由于FTP使用了两个不同的端口号,所以数据连接与控制连接不会发生混乱使用两个独立的连接的主要好处是使协议更加简单和更容易实现,同时在传输文件时还可以利用控制连接(例如,客户发送请求终止传输)四电子邮件电子邮件又称E mail1.电子邮件系统的组成结构一个电子邮件系统有三个主要构件:(1)用户代理:用户与电子邮件系统的接口,如Outlook,Foxmail基本功能是:撰写显示和处理(2)邮件服务器:因特网上所有的ISP都有邮件服务器,功能是发送和接收邮件,同时还要向发信人报告邮件传送的情况(已交付被拒绝丢失等)(3)电子邮件使用的协议:如用于SMTPPOP3等电子邮件的发送和接收过程:(重点)(1)发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件用户代理用SMTP把邮件传送给发送端邮件服务器(2)发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列中,等待发送(3)运行在发送端邮件服务器的SMTP客户进程,发现在邮件缓存中有待发送的邮件,就向运行在接收端邮件服务器的SMTP服务器进程发起TCP连接的建立(4)TCP连接建立后,SMTP客户进程开始向远程的SMTP服务器进程发送邮件当所有的待发送邮件发完了,SMTP就关闭所建立的TCP连接(5)运行在接收端邮件服务器中的SMTP服务器进程收到邮件后,将邮件放入收信人的用户邮箱中,等待收信人在方便时进行读取(6)收信人在打算收信时,调用用户代理,使用POP3(或IMAP)协议将自己的邮件从接收端邮件服务器的用户邮箱中的取回(如果邮箱中有来信的话)协议(重点)简单邮件传送协议(SMTP,SimpleMailTransferProtocol)所规定的就是在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息SMTP运行在TCP基础之上,使用25号端口,也使用客户/服务器模型SMTP规定了14条命令和21种应答信息SMTP通信的三个阶段如下:(1)连接建立:连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的SMTP不使用中间的邮件服务器(2)邮件传送(3)连接释放:邮件发送完毕后,SMTP应释放TCP连接协议(重点)邮局协议(POP,PostOfficeProtocol)是一个非常简单但功能有限的邮件读取协议,现在使用的是它的第三个版本POP3POP也使用客户服务器的工作方式在接收邮件的用户PC机中必须运行POP客户程序,而在用户所连接的ISP的邮件服务器中则运行POP服务器程序五万维网WWW(重点)浏览器和服务器之间进行交互的协议称为超文本传输协议HTT P另外,Web页的地址称为统一资源定位符URL2.统一资源定位符URL万维网使用统一资源定位符URL(UniformResourceLocator)是对可以从因特网上得到的资源(包括目录文件等)的位置和访问方法的一种简洁的表示URL的一般形式:<URL的访问方式>:文本传输协议HTTPHTTP是面向事务的应用层协议,它规定了在浏览器和服务器之间的请求和响应的格式和规则一旦获得了服务器的IP地址,浏览器将通过TCP向浏览器发送连接建立请求每个服务器上都有一个服务进程,它不断地监听TCP的端口80,当监听到连接请求后便与浏览器建立连接TCP连接建立后,浏览器就向服务器发送要求获取某一Web页面的HTTP请求服务器收到HTTP请求后,将构建所请求的Web页的必需信息,并通过HTTP响应返回给浏览器浏览器再将信息进行解释,然后将Web页显示给用户最后,TCP连接释放因此,HTTP有两类报文:(1)请求报文———从客户向服务器发送连接请求;(2)响应报文———从服务器到客户的回答例题精讲【例1】DNS协议主要用于实现下列哪项网络服务功能( A )A.域名到IP地址的映射B.物理地址到IP地址的映射地址到域名的映射地址到物理地址的映射【例2】一台主机希望解析域名如果这台主机的配置的DNS地址为A,Internet根域名服务器为B,而存储域名与其IP地址对应关系的域名服务器为C,那么这台主机通常先查询( A )A.域名服务器AB.域名服务器 BC.域名服务器 CD.不确定【例3】FTP用于传输文件的端口是( B )【例4】从协议分析的角度,WWW 服务的第一步操作是WWW 浏览器完成对WWW 服务器的( B )A.地址解析B.域名解析C.传输连接建立D.会话连接建立【例5】因特网提供了大量的应用服务,大致可以分为通信获取信息和共享计算机等三类(1)( A )是世界上使用极广泛的一类因特网服务,以文本形式或HTML格式进行信息传递,而图像等文件可以作为附件进行传递(2)( D )是用来在计算机之间进行文件传输的因特网服务利用该服务不仅可以从远程计算机获取文件,还能将文件从本地机器传送到远程计算机(3)( C )是目前因特网最丰富多彩的应用服务,其客户端软件称为浏览器(4)( D )应用服务将主机变成远程服务器的一个虚拟终端;在命令方式下运行时,通过本地计算机传送命令,在远程计算机上运行相应程序,并将相应的运行结果传送到本地计算机显示(1)mail(2)(3)(4)【例6】在TCP/IP协议族中,应用层的各种服务是建立在传输层提供服务的基础上下列哪组协议需要使用传输层的TCP协议建立连接( B )DHCPFTP SMTPHTTPFTPTELNET FTPTFTP练习题:一单项选择题1.用户提出服务请求,网络将用户请求传送到服务器;服务器执行用户请求,完成所要求的操作并将结果送回用户,这种工作模式称为( A )A.客户服务器模式B.点到点模式CD模式 D.令牌环模式2.域名是与以下哪个地址一一对应的( D )地址地址 C.主机名称 D.以上都不是客户发起对FTP服务器的连接建立的第一阶段建立( D )A.控制传输连接B.数据连接C.会话连接D.控制连接协议在使用时建立了两条连接:控制连接和数据连接,它们所使用的端口号分别是( D ),21 ,80 ,20 ,205.在因特网中能够提供任意两台计算机之间传输文件的协议是( B )6.在电子邮件应用程序向邮件服务器发送邮件时,最常使用的协议是( B )7.在因特网电子邮件系统中,电子邮件应用程序( B )A.发送邮件和接收邮件都采用SMTP协议B.发送邮件通常使用SMTP协议,而接收邮件通常使用POP3协议C.发送邮件通常使用POP3协议,而接收邮件通常使用SMTP协议D.发送邮件和接收邮件都采用POP3协议上每个网页都有一个唯一的地址,这些地址统称为( C )地址 B.域名地址C.统一资源定位符地址9.在Internet上浏览信息时,WWW 浏览器和WWW 服务器之间传输网页使用的协议是( B )浏览器所支持的基本文件类型是( B )二综合应用题1.为什么要引入域名的概念.答:IP地址很难记忆,引入域名后,便于人们记忆和识别,域名解析可以把域名转换成IP地址。
计算机网络中的网络层与传输层
计算机网络中的网络层与传输层在计算机网络中，网络层和传输层是两个重要的组成部分。
它们分别负责不同的功能和任务，并且在整个网络通信过程中发挥着不可或缺的作用。
一、网络层网络层是计算机网络中的第三层，它主要负责实现数据包在网络中的传输。
网络层使用IP协议来进行数据包的传输和路由选择。
1. IP协议IP协议是网络层中最重要的协议，它定义了数据包在网络中的传输规则和格式。
IP协议使用IP地址来确定源和目的主机，并且利用路由算法选择最佳路径进行数据传输。
2. 路由选择路由选择是网络层的核心任务之一，它通过路由器来实现。
路由器是网络中负责转发数据包的设备，它通过查看数据包的目的IP地址，并根据预先配置的路由表来选择下一跳路径，最终将数据包发送到目的主机。
3. IP地址IP地址用于标识主机在网络中的唯一性。
IP地址由32位二进制数表示，通常用四个十进制数表示，例如192.168.1.1。
IP地址分为公网IP和私网IP，公网IP由互联网管理机构分配，而私网IP则在组织内部使用。
二、传输层传输层是计算机网络中的第四层，它主要负责实现端到端的可靠传输和数据分段等功能。
1. TCP协议TCP协议是传输层中最常用的协议，它提供可靠的、面向连接的传输服务。
TCP协议通过建立连接、分段和重传等机制来保证数据的可靠传输。
2. UDP协议UDP协议是传输层中另一种常用的协议，它提供无连接的传输服务。
UDP协议没有建立连接和重传等机制，因此传输速度更快，但不保证数据的可靠传输。
3. 分段与重组传输层通过将数据分段来适应网络传输的需求。
发送端将较大的数据拆分成多个较小的数据段，并在接收端进行重组。
这样可以提高数据传输的效率和可靠性。
4. 端口与套接字传输层使用端口号来标识不同的应用程序。
端口号是一个16位的整数，范围从0到65535。
传输层还使用套接字来实现数据的发送和接收，套接字是网络编程中的一种抽象概念。
结论网络层和传输层在计算机网络中扮演着重要的角色。
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计算机网络传输层概述目录第1节运输层功能及协议概述 (1)1.1 运输层功能概述 (1)1.2 运输层的两个主要协议UDP和TCP (1)1.3 端口 (1)1.4 用户数据报协议UDP (2)1.4.1 UDP概述 (2)1.4.2 UDP报文 (2)1.5 传输控制协议TCP主要特点 (3)1.6 提供可靠传输的几种方法 (3)1.6.1 停止等待协议 (3)1.6.2 连续ARQ协议 (4)1.7 TCP报文格式 (4)1.8 连接及管理 (6)1.8.1 TCP连接建立 (6)1.8.2 TCP连接释放 (6)第1节运输层功能及协议概述1.1运输层功能概述传输层：向它上面的应用层提供通信服务,实现端到端的应答、分组排序和流量控制等功能。
运输层有复用和分用的功能，复用就是多个上层进程可同时使用下面传输层提供的服务，分用则是运输层把收到的信息分别交付给上层中相应的进程，在这一层，信息的传送单位是报文。
从通信和信息处理的角度看，，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。
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。
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。
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。
1.2运输层的两个主要协议UDP和TCP1.TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）功能和特点：用于在不可靠网络上提供可靠的端到端字节流传输服务，提供面向连接和可靠的服务，即在数据通信前需要先建立连接，通信双方采用三次握手协议建立双方的连接，在输送中维持连接，在数据传送中远程主机的运输层在收到TCP报文后需要及时给出已经收到哪些信息的确认，并在数据传送结束后要释放连接，能够提供可靠的交付，数据传输的单位是报文段（segment），不提供广播或多播服务，所以TCP工作时需要诸多额外开销，如确认，流量控制及连接管理等。
2.用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol)无连接的，即传输数据前发送端和接收端不建立连接，只负责将应用程序传给传输层的数据发送出去，不保证他们能可靠交付目的地，只提供尽最大努力交付，远程主机的运输层在收到UDP报文后也不需要给出任何确认，数据传输的单位使用户数据报，可靠性欠佳，但通信开销较小，应用于一些可靠性要求不高的地方，如视频点播。
虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP是一种简单有效的工作方式。
图 1.1 TCP/IP协议族的层次模型和协议1.3端口在TCP/IP协议族中，端口号是两个字节长的数值，其取值范围是0—65535，作为资源来分配，其端口号的分配方式有：全局分配：由权威的中央机构进行统一分配，为常见的协议分配默认的端口号，比如用于浏览网页服务HTTP协议使用80端口，用于FTP服务的21端口。
本地分配：当进程需要访问传输层服务时，向本地操作系统提出申请得到的端口号。
由于分配方式不同，端口名称也有所不同，如下：保留端口：也称知名端口（Well-Known Port）或熟知端口，只占全部端口数量很小的一部分，不同机器上同样的服务，其端口号相同。
TCP和UDP均规定小于1024的端口号(0—1023)才能作为保留端口，为服务器端使用的端口号, 其中端口0( 即port 0)不代表某一个具体应用的端口,而是代表全部端口, 故为各种公共服务保留的端口号实际范围是1-1023。
客户端通常对自己运行时所使用的端口号并不关心,只需要该端口号在本机工作时不和其它进程所使用的端口号重复即可,所以客户端口号又称为临时端口号,因为只在该客户端进程运行使用时才临时向本机操作系统申请使用,进程运行完毕,操作系统又会收回该端口号,而服务器只要主机开着,其提供的服务就一直处于运行状态,所以熟知端口为为务器端使用的端口号。
登记端口：数值为1024-49151，这类端口号是为没有熟知端口号的应用程序使用的。
但必须按照规定的手续登记后才能使用，以防重复，也为服务器端使用的端口号。
自由端口（Free port）：也称短暂端口号，数值为49152-65535，为本地方式分配，是留给客户进程选择暂时使用。
当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的端口号，因而可以把数据发送给客户进程。
通信结束后，刚才的客户端口号就不存在了，占全部端口的绝大部分。
图 1.2端口在通信中所起的作用每一条TCP连接有唯一的两个端点，TCP连接的端点叫套接字，表达形式为将相应应用程序的端口号使用冒号拼接到IP地址。
套接字 socket=（IP地址：应用程序的端口号）。
1.4用户数据报协议UDP1.4.1UDP概述UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。
虽然 UDP 用户数据报只能提供不可靠的交付，但 UDP 在某些方面有其特殊的优点。
（1）UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
（2）UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制，若很多主机同时向网络发送大量高速率的实时视频流时，网络可能拥塞，目的主机都不能正常收到数据，产生严重问题。
还有某些实时应用为适当改进UDP的不可靠服务，会增加一些纠错功能或重传部分丢失的报文。
（3）UDP 是面向报文的。
UDP 没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求,发送方 UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付 IP 层。
UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
应用层交给 UDP 多长的报文，UDP 就照样发送，即一次发送一个报文。
接收方 UDP 对IP 层交上来的 UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。
应用程序必须选择合适大小的报文。
（4）UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
（5）UDP 的首部开销小，只有 8 个字节。
1.4.2UDP报文用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。
首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。
图 1.3 UDP用户数据报的首部格式（1）源端口：源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可用全0.（2）目的端口：去往目的地端口号，报文在交付给终点进程时必须使用，如果接收方发现报文中的端口号不正确，就丢弃该报文，并使用ICMP协议（因特网控制消息协议）向源端发送“端口不可达”信息，如从源点追踪目的点的时使用的tracert命令，最终达到目的地的报文中故意封装一个非法的UDP端口号，最终ICMP协议向源端发送“端口不可达”差错报告报文，从而源端达到测试目的地的作用。
（3）长度：UDP用户数据报的长度，当不携带任何数据，仅有首部时，长度为8字节。
（4）检验和：用来检验首部和数据部分是否有错误，有错就丢弃该报文，避免错误的报文继续在网络中传输，浪费网络资源。
但在进行检验和计算时，要使用IP数据报的部分字段临时作为伪首部，将伪首部、UDP报文首部和UDP 报文数据部分一起进行计算，将计算的结果填入校验和字段。
该伪首部仅仅在计算校验值时临时使用，不用来存储或者向上层交付。
1.5传输控制协议TCP主要特点（1）TCP是一个面向连接的运输层协议,类似于生活中拨打固定电话一样,数据传送之前需要先建立连接,传送完毕后,必须释放连接.（2）每一条TCP连接唯一地连接着两个端点，不能提供多播和广播服务。
（3）TCP进行的数据传输保证无差错、不丢失、不重复，并且最终按正确顺序进行交付。
（4）TCP能进行全双工通信，连接的两个端点能同时进行收和发。
双方都设置有数据缓冲存储区，用来存放应用层交下来的数据和对方传输过来的数据。
（5）面向字节流，即应用程序交给传输层一个有边界的数据块，但TCP不知道边界的作用和含义，仅仅当做是一连串无结构的字节流，在发送方应用层交下来的数据块个数和大小，不一定和接收方送到应用层的数据块个数和大小一致，TCP会根据相应情况进行调整。
1.6提供可靠传输的几种方法1.6.1停止等待协议停止等待是指发送数据一方每发送完一个分组就停止发送数据，等待接收方给予刚发送的分组的确认，在收到确认后再发送下一个分组。
1.无差错时的双方传输情况如下图（a），A称为发送方，B称为接收方，当A发送完分组M1，就暂停发送，等待接收B发送对M1的确认，A收到确认后再发送下一个分组M2，同样收到M2的确认后再发送分组M3.图 1.4停止等待协议图2.发生差错时的处理和传输情况如图（b），B如果接收完分组M1，经过检验发现错误，会将该数据丢弃，不会给A发送确认，或者数据在传输过程中被网络层丢弃，B当然也不会给A发送确认，那么为保证可靠传输，A就需要重新发送分组M1，所以每发送完一个分组，就要设置一个该分组的超时计时器，例如10秒，如果在10秒内未收到对该分组的确认信息，就自动重传该分组。
如果收到确认信息，就撤销该计时器，发送下一个数据。
所以发送方缓冲区需要保留该分组一段时间，每个分组必须编号，以便知道哪个分组收到，那个分组未收到。
以及超时的时间设置应比数据的平均往返时间长一些。
3.确认信息丢失或者确认信息阻塞如果B发送的确认在传送给A的过程中丢失，或者B发送的确认在传送给A的过程中被阻塞到某个地方，A都应在超时计时器到期时重传这一分组，经过多次重传和确认，总会知道该数据成功到达对方，因为每次重传都是发送方自动根据超时计时器自动重传，所以该可靠传输方法即称为自动重传请求ARQ（Automatic Repeat reQuest），TCP就是利用ARQ在不可靠的网络上实现可靠传输的。
4.信道利用率过低如图，停止等待协议工作过程中，发送分组耗时T D，数据往返耗时RTT，发送端对收到确认信息处理时间为T A，经过T D+RTT+ T A后，发送端才能发送下一个数据，整个过程中只有T D为有效传输数据的时间，信道利用率=T D/T D+RTT+T A图 1.5采用停止等待协议时传输数据需要时间及信道利用率1.6.2连续ARQ协议下图为连续ARQ协议的工作原理。
图 1.6连续ARQ示意图因为停止等待协议工作效率较低，提出了连续ARQ，图中连续ARQ示意图（a）所示为发送方可连续发送1-5号数据，不需等待1号数据的确认信息到达，接收一方通常会连续收到的多个数据后，只对收到的最后一个数据进行确认，发送方收到该确认后，即可知道前面所有的数据已正确收到，图（b）为发送方收到对1号数据的确认后，将允许发送的窗口向前移动，此处向前为未发送的数据方向，这种称为累计确认。