传输层概述用户数据报协议UDP指导.ppt

第十一讲 传输层 本讲主要内容 传输层概述 用户数据报协议UDP 传输控制协议TCP  8.1传输层概述 传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一，其根本任务是为两个主机中的应用进程提供通信服务。在传输层中共有两个协议，分别是TCP协议与UDP协议，TCP协议的控制机制非常复杂，从而保证了应用进程之间的可靠数据传输。 8.1.1传输层的设计问题 传输层的最高目标是向其用户（一般是指应用层的进程，即运行着的应用程序），提供有效、可靠且价格合理的服务。 为了达到这一目标，传输层利用了网络层所提供的服务。传输层完成这一工作的硬件和软件称为传输实体（transport entity）。传输实体可能在操作系统内核中，或在一个单独的用户进程内，也可能是包含在网络应用的程序库中，或是位于网络接口卡上。 网络层、传输层和应用层的逻辑关系如图8-1所示。 图8-1 网络层、传输层和应用层的逻辑关系 传输层协议通常具有几种责任 一种责任就是创建进程到进程的通信，通常使用端口号来完成这种功能。 另一种责任是在传输层提供控制机制，比如差错控制、流量控制及拥塞控制等。 另外，传输层还应当负责为进程建立连接机制，这些进程应当能够向传输层的发送数据流。 传输层的任务 传输层的任务是为两个主机中的应用进程提供通信服务。这与网络层中的IP协议有什么区别呢？ IP协议是负责计算机级的通信，换句话说，是提供主机到主机的通信服务。作为网络层协议，IP协议只能将报文交付给目的计算机。但是，这是一种不完整的交付。这个报文还必须送交到正确的进程。这正是传输层协议所要做的事。 图8-2给出了IP协议与传输层协议作用范围的区别。 传输层的任务 另外，除了在作用范围上有所区别，传输层还比网络层提供更可靠的传输服务。分组丢失、数据残缺均会被传输层检测到并采取相应的补救措施。 8.1.2 端口 现在的操作系统都支持多用户、多任务的运行环境。一个计算机在同一时间可运行多个进程。在网络上，主机是用IP地址来定义的。要定义主机上的某一个进程，便需要第二个标识符，叫做端口号。 端口是个非常重要的概念，因为应用层的各种进程是通过相应的端口与运输实体进行交互的。因此在运输协议数据单元的首部中都要写入源端口号和目的端口号。当运输层收到IP层交上来的数据，就要根据其目的端口号来决定应当通过哪一个端口上交给目的应用进程。 端口号 在TCP/IP协议族中，端口号由16位二进制数表示，换算为十进制，则是0-65536之间的整数。 端口号只有本地意义，即端口号只是为标志本计算机应用层中的各进程，不同计算机的相同端口号是没有联系的。 端口号分为两类 一类是由因特网指派名字和号码公司ICANN负责分配给一些常用的应用层程序固定使用的熟知端口（well-known port），其数据一般为0-1023，表8-1中便列出了部分常见的熟知端口。“熟知”就表示这些端口号是TCP/IP体系确定并公布的，因而是所有用户进程都知道的。 另一类是一般端口，用来随时分配给请求通信的客户进程，一般来说，客户进程所使用的端口号都是临时产生的，通信完成后便释放，所以又称短暂端口号。 表8-1 常见的熟知端口 套接字 为了在通信时能确定唯一主机的唯一进程，就必须把端口号和主机的IP地址结合起来一起使用，称为套接字地址（socket address），或直接称为SOCKET。 在实际通信过程中，我们需要一对套接字地址：客户套接字地址和服务器套接字地址，客户套接字地址惟一定义了客户进程，而服务器套接字唯一地定义了服务器进程。这四种信息分别是IP首部与运输协议数据单元首部中的一部分。 套接字的组成 8.2用户数据报协议UDP8.2.1 UDP概述 用户数据报协议UDP是传输层协议之一，其实现功能较为简单，但由于其灵活、开销小等特点，使得它更适合某些应用。 UDP提供无连接的服务。这表示UDP发送出的每一个用户数据报都是独立的数据报。用户数据报并不进行编号，也没有建立连接和释放连接的过程，每一个用户数据报可以走不同的路径。 UDP是一个不可靠的传输层协议。 8.2.2 UDP用户数据报 UDP分组叫做用户数据报，有8个字节的固定首部。 用户数据报首部中的字段 源端口号：这是在源主机上运行的进程所使用的端口号。有16位长，这就是表示端口号的范围为0-65535。 目的端口号：这是在目的主机上运行的进程使用的端口号，16位长。 总长度：是用户数据报的总长度，即首部加上数据后的总长度，16位长。 检验和：这个字段用来检验整个用户数据报出现的差错。 8.3 传输控制协议TCP8.3.1 TCP概述 与UDP不同，TCP是一种面向流的协议。 在UDP中，进行把一块数据发送给UDP以便进行传递。UDP在这块数据上添加自己的首部，这就构成了