第6章传输层

计算机网络原理（4741）第六章传输层本章主要内容•传输层基本概念•传输控制协议TCP•用户数据报协议UDP一、串讲a、通信的低三层和面向信息处理的高三层之间的中间层。P134b、TCP地址与IP地址不同，IP地址是字节地址；一个节点可以运行多个应用，TCP的地址是节点的某个应用的地址，这种应用在计算机内部是进程。多个进程的数据传递通过不同的端口完成，因此在TCP段结构中，是以“端口”表示地址的。P135c、TCP（传输控制协议），UDP（用户数据报传输协议）。1、寻址：先按照IP地址找到目标主机，再根据主机端口号确定进程的端口。P1342、建立连接与释放连接都是三次握手法：a.发出请求;b.确认请求;c.对确认请求的确认。3、传输层的作用：传输层提供应用进程端到端的进程通信服务，既是七层模型中负责数据通信的最高层，又是面向网络4、传输层中完成向应用层提供服务的硬件或软件称为（传输实体）（P134）5、传输服务是通过建立连接的两个传输实体之间所采用的（传输协议）来实现的（P135）6、在传输层有（分级结构）和（平面结构）两种编址方式（P136）7、网络层传输协议的要素包括（寻址）（建立连接）和（释放连接）（P136）8、释放连接有（对称释放）和（非对称释放）两种方式（P137）9、TCP连接释放采用（对称释放）方式（P140）10、TCP滑动窗口协议的（接受窗口）大小是随着已经接受数据量变化的（P141）11、TCP协议通过设立重发定时器来控制数据段是否需要重传，重传策略的关键是（定时器初值）的设定在TCP拥塞控制中，发送方取发送窗口和拥塞窗口中的（最小）值作为发送到字节数（P143）12、UDP适用于（无须）应答且通常一次只传输（少量）数据的情况（P143）1、传输层与数据链路层协议的相似及区别（P136）答：相似：差错控制/分组顺序/流量控制区别：运行环境传输层与数据链路层的主要区别：传输层需要寻址、建立连接的过程复杂以及对数据缓冲区与流量控制方法简答2、简述三次握手算法的工作原理。（P136）答：（1）发送方向接收方发送建立连接的请求报文（2）接收方向发送方回应一个对建立连接请求报文的确认报文（3）发送方向接收方发送一个对确认报文的确认报文3、简述传输层的作用。（P137）答：（1）提供可靠的端到端的通信（2）向会话层提供独立于网络的传输服务4、简述用户数据传输协议UDP的服务模型。（P143）答：TCPUDP①传输前建立连接，完毕后释放①传输前无须建立连接②端到端，不支持广播②不对数据报进行检查与修改③高可靠性，确保传输正确③无须等待对方的应答④全双工④实时性好，效率高⑤字节流⑥提供紧急数据传送功能5、简述TCP与UDP的不同之处。（P144）答：（1）UDP协议中数据传输过程中无须建立逻辑连接，对数据包不进行检查，因此工作效率高于TCP协议，具有速度优势（2）UDP协议的可靠性低于TCP协议，为了获得更好的使用效果，往往牺牲一定的可靠性6、简要说明计算机A与B采用TCP协议通信时，连接建立过程。（P140）答：（1）A向B发送建立连接请求段（2）B接受请求，向A发送一个连接请求确认段（3）A收到确认段后，再向B发送一个连接请求确认二、本章主要填空题1、TCP连接的建立采用________________协议。(三次握手)2、在因特网中，对拥塞控制的最有效方式是___________________。(降低数据传输速率)3、TCP段结构中端口地址是__________________。(16比特)4、传输层中完成向应用层提供服务的硬件和(或)软件称为_________________。(传输实体)5、在TCP段结构中，是以_________________两种编址方式的。(端口)6、传输层有分级结构和_________________两种编址方式。(平面结构)7、______________层是唯一负责总体数据传输和控制的一层。(传输层)8、TCP的端口号小于_________________的定义为常用端口。(256)9、传输层的传输服务根据不同的协议可分为_______________和非连接两种类型。(面向连接)10、网络层传输协议的要素包括_________________、建立连接、释放连接。(寻址)11、TCP重传策略的关键是对________________的设定。(定时器初值)12、TCP重传控制协议是面向连接的控制协议，建立、维护和释放连接的过程就是________________。(连接管理)13、在TCP拥塞控制中，发送方取发送窗口和拥塞窗口的____________________值作为发送的字节数。(最小)三、本章课后作业及答案1、什么是传输服务？答：（1）传输层位于网络层与应用层之间，传输层利用网络层提供服务，向应用层提供服务。传输层中完成向应用层提供服务的硬件和软件称为传输实体。传输层的最终目的是向其用户（或是指应用层的进程）提供有效、可靠且价格合理的服务。为了达到这一目标，传输层利用网络层提供的服务。（2）传输层的传输服务根据不同的协议分为面向连接与非连接的两种类型。所谓面向连接是发送与接收方传输服务需要经过建立连接，然后再传输数据，最后释放连接３个过程。而对于非连接传输服务，发送方无须事先建立连接，只要有数据需要发送，就直接发送。２、传输协议的要素有哪些？答：（1）传输层与数据链路层的主要区别是：传输层需要寻址、建立连接的过程以及对数据缓冲区与流量控制的方法上的区别。Ａ、寻址：寻址的方法一般采用定义传输地址，因特网传输地址由ＩＰ地址和主机端口号组成。在传输层有分级结构和平面结构两种编址方式。Ｂ、建立连接：在实际的网络应用中，采用一种称为三次握手的算法，并增加某些条件来解决最后的确认问题。Ｃ、释放连接：释放连接仍然采用和建立连接相类似的三次握手的方法，但释放连接有对称释放和非对称释放两种方式。3、简述传输层向应用层提供的服务内容。答：（1）传输层的最终目的是向其用户（或是指应用层的进程）提供有效、可靠且价格合理的服务。为了达到这一目标，传输层利用网络层提供的服务。Ａ、网络层、传输层和应用层的逻辑关系：网络层是通信子网的最高层、无法保证通信子网或路由器提供的面向连接的服务可靠，而用户一般不能直接对通信子网加以控制，因此在网络层之上，加一层传输层以改善传输质量。Ｂ、网络地址与传输地址的关系：网际层地址是ＩＰ地址，即可以到达主机的地址；而传输层地址是主机上的某个进程使用的端口的地址。Ｃ、两种传输服务：传输层的传输服务根据不同的协议分为面向连接与非连接的两种类型。所谓面向连接是发送与接收方传输服务需要经过建立连接，然后再传输数据，最后释放连接３个过程。而对于非连接传输服务，发送方无须事先建立连接，只要有数据需要发送，就直接发送。5、试述ＵＤＰ的传输过程、端口号分配原则以及应用场合。答：Ａ、ＵＤＰ提供的服务是不可靠的、无连接的服务，ＵＤＰ适用于无须应答并且通常一次只传送少量数据的情况。由于ＵＤＰ协议在数据传输过程中无须建立逻辑连接对数据报也不进行检查，因此ＵＤＰ具有较好的实时性，效率高。在有些情况下，包括视频电话会议系统在内的众多客户／服务器模式的网络应用都要使用ＵＤＰ协议。Ｂ、ＵＤＰ的端口分配规则与ＴＣＰ相同。段结构中端口地址是16比特，可以有在０～65535范围内的端口号，对于这65535个端口号有以下的使用规定：1、端口号小于256的定义为常用端口，服务器一般都是通过常用端口来识别的。２、客户端通常对他所选用的端口号并不关心，只需保证该端口号在本机上是唯一的就可以了。客户端口号因存在时间很短暂又称作监时端口号。３、大多数ＴCP/IP实现给临时端口分配1024~5000之间的端口号。大于5000的端口号是为其它服务器预留的（internet上并不常用的服务）6、试述TCP的主要特点、端口号分配、Ｓocket地址概念以及应用场合。答：（一）TCP提供的服务具有以下主要特征：Ａ、面向连接的传输。Ｂ、端到端通信，不支持广播通信。Ｃ、高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序。Ｄ、全双工方式传输。Ｅ、采用字节流方式，即以字节为单位传输字节序列。Ｆ、提供紧急数据的传送功能。（二）端口号分配具体细节参考第4题(2)。(三)socket通常也称作“套接字”，用于描述ＩＰ地址和端口是一个通信链的句柄。应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。一个完整的socket有一个本地唯一的socket号，由操作系统分配。(四)TCP/IP的主要应用场合：TCP是应用于大数据量传输的情况。7、TCP的连接建立与释放分别采用几次握手?为何要这样的步骤?答：TCP的连接建立与释放采用三次握手。这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到目标主机,因而产生错误.。源主机发出连接请求，但因在某些网络结点滞留的时间太长，源主机未收到确认，再次重传一次请求报文段。第一个已经失效的报文段达到目标主机，目标主机误认为源主机又一次发出新的连接请求，于是就向源主机发送确认报文段，同意建立连接。这样许多资源就白白浪费。8、TCP的重传策略是什么？答：TCP协议用于控制数据段是否需要重传的依据是设立重发定时器。在发送一个数据段的同时启动一个重发定时器，如果在定时器超时前收到确认，就关闭该定时器，如果定时器超时前没有收到确认，则重传该数据段。这种重传策略的关键是对定时器初值的设定。9、TCP与UDP有什么不同之处？答：传输数据前TCP服务需要建立连接，UDP无须建立连接；TCP应用于大数据量的传输，UDP运用于一次只传输少量数据的情况下；TCP具有高可靠性；UDP服务中应用程序需要负责传输的可靠性。10、简述TCP与UDP的服务模型。答：TCP提供的服务具有以下主要特征：a)面向连接的传输，传输数据前需要先建立连接，数据传输完毕要释放连接。b)端到端通信，不支持广播通信。c)高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序。d)全双工方式传输。e)采用字节流方式，即以字节为单位传输字节序列。如果字节流太长，将其分段。f)提供紧急数据的传送功能，即当有紧急数据需要发送时，发送进程会立即发送，接收方收到后会暂停当前工作，读取紧急数据并做相应处理。UDP提供的服务具有以下主要特征：（１）传输数据前无须建立连接，一个应用进程如果有数据报要发送就直接发送，属于一种无连接的数据传输服务。（２）不对数据报进行检查与修改。（３）无须等待对方的回答。（４）正因为以上的特征，使其具有较好的实时性，效率高。11、TCP与UDP对于端口号的使用有什么规定？答：ＵＤＰ的端口分配规则与ＴＣＰ相同。段结构中端口地址是16比特，可以有在０～65535范围内的端口号，对于这65535个端口号有以下的使用规定：1、端口号小于256的定义为常用端口，服务器一般都是通过常用端口来识别的。２、客户端通常对他所选用的端口号并不关心，只需保证该端口号在本机上是唯一的就可以了。客户端口号因存在时间很短暂又称作监时端口号。３、大多数ＴCP/IP实现给临时端口分配1024~5000之间的端口号。大于5000的端口号是为其它服务器预留的（internet上并不常用的服务）ＵＤＰ的端口分配规则与ＴＣＰ相同。