第6章 传输层协议

《H3C路由交换技术》教学进程表总计学习课时为180 课时，其中理论课时为90 课时，实验课时为90 课时，适用专业: TC精英教育网络工程专业使用，各章节课时分配如下：章节号章节名称理论课时分配实验课时分配说明第1章计算机网络基础 5 5第2章局域网技术基础12 12第3章广域网技术基础7 7第4章网络层协议原理12 12第5章传输层协议原理 5 5第6章应用层协议原理 5 5第7章以太网交换技术12 12第8章IP路由技术12 12第9章网络安全技术基础8 8第10章网络优化和管理基础12 12课时小计90 90课时总计180《H3C路由交换技术》课程教学大纲课程代码：非标教材(自选)课程性质：选修课先修课程：网络基础适用专业：TC教育各专业使用教材：《路由交换技术第1卷（上册、下册）（H3C网络学院系列教程）》清华大学出版社执笔人:王海军审稿人:叶伟一、课程的性质与任务H3C网络学院路由交换技术第1卷对建设中小型企业网络所需的网络技术进行详细介绍，包括网络模型、TCP/IP、局域网和广域网接人技术、以太网交换、IP路由、网络安全基础、网络优化和管理基础等。

本书的最大特点是理论与实践紧密结合，依托H3C路由器和交换机等网络设备精心设计的大量实验，有助于读者迅速、全面地掌握相关的知识和技能。

二、课程的考核方法《H3C路由交换技术》为考查课程，采用做案例方法，即在课程结束后以案例形式进行考核，课程学完后学员可自愿参加H3C公司网络工程师认证考试。

三、课程的目的要求“目的要求”是指通过教师的讲授及学生的认真学习所应达到的教学目的和要求。

结合本课程的教学特点，“目的要求”分为“掌握”、“熟悉”和“了解”三个级别。

“掌握”的内容，要求教师在授课时，进行深入的剖析和讲解，使学生达到彻底明了，能用文字或语言顺畅地表述，并能独立完成操作，同时也是考试的主要内容；“熟悉”的内容，要求教师予以提纲挈领地讲解，使之条理分明，使学生对此内容完全领会，明白其中的道理及其梗概，在考试时会对基本概念、基本知识进行考核；“了解”的内容，要求教师讲清概念及相关内容，使学生具有粗浅的印象。

例题一：设TCP使用的最大窗口为64KB，而传输信道的带宽可认为是不受限制的，若报文的平均往返时延为20ms，则最大吞吐量是多少？答：传输信道的带宽可认为是不受限制的，则发送时延可忽略。

平均往返时延为20ms，则发送方每秒可发送数据=1/(20*10-3)=50次只有每次都按最大窗口数发送数据才能得到最大的吞吐量。

所以：最大吞吐量=每秒发送数据次数*最大窗口=50*64KB=50*64*1024*8=26.2Mbps例题二：一个TCP连接使用256Kbps的链路，其端到端时延为128ms。

经测试发现吞吐量只有120Kbps。

试问发送窗口是多少？分析：发送时延=8x÷(256×1000)，端到端往返时延等于256ms(2×128ms)，设窗口值为x（以字节为单位），假定一次最大发送量等于窗口值，由于吞吐量为128Kbps，所以传输效率为50%（128÷256）。

传输效率=发送时延÷总时延，因此，(8x÷(256×1000)) ÷(8x÷(256×1000)+256×0.001)=0.5，得x=8192。

窗口大小为8192字节。

例题三：通信信道带宽为1Gbps，端到端的传播时延为10ms。

TCP的发送窗口为65535字节，试问：可能达到的最大吞吐量是多少？信道利用率是多少？解析：最大吞吐量为：65535×8/20=26.214Mb/s利用率为：26.214Mb/s÷1000Mb/s≈2.6%例题四：主机A向主机B发送一个很长的文件，其长度为L字节。

假定TCP 使用的MSS有1460字节。

（1）在TCP的序号不重复使用的条件下，L的最大值是多少？（2）假定使用上面计算出文件长度，而运输层、网络层和数据链路层所使用的首部开销共66字节，链路的数据率为10Mb/s，试求这个文件所需的最短发送时间。

第1章计算机网络概述1.1 计算机网络的发展1.2 计算机网络的基本概念1.3 计算机网络的分类1.4 计算机网络的标准化第2章计算机网络体系结构2.1 网络的分层体系结构2.2 OSI/RM开放系统互连参考模型2.3 TCP/IP参考模型2.4 OSI/RM与TCP/IP参考模型的比较第3章物理层3.1 物理层接口与协议3.2 传输介质3.3 数据通信技术3.4 数据编码3.5 数据交换路层第4章数据链路层4.1 数据链路层的功能4.2 差错控制4.3 基本数据链路协议4.4 链路控制规程4.5 因特网的数据链路层协议第5章网络层5.1 通信子网的操作方式和网络层提供的服务5.2 路由选择5.3 拥塞控制5.4 服务质量5.5 网络互连5.6 因特网的互连层协议第6章传输层6.1 传输层基本概念6.2 传输控制协议6.3 用户数据报传输协议第7章应用层7.1 域名系统7.2 电子邮件7.3 万维网7.4 其它服务第8章局域网技术8.1 介质访问控制子层8.2 IEEE802标准与局域网8.3 高速局域网8.4 无线局域网技术8.5 移动Ad Hoc网络8.6 局域网操作系统第9章实用网络技术9.1 分组交换技术9.2 异步传输模式9.3 第三层交换技术9.4 虚拟局域网技术9.5 虚拟专用网VPN9.6 计算机网络管理与安全计算机网络原理自学考试大纲出版前言一、课程性质与设置目的二、课程内容与考核目标第1章计算机网络概述第2章计算机网络体系结构第3章物理层第4章数据链路层第5章网络层第6章传输层第7章应用层第8章局域网技术第9章实用网络技术三、关于大纲的说明与考核实施要求附录题型举例后记。

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。

第六章 传输层传输层解决一个应用进程与另外一个应用进程之间的数据传输的问题。

对网络进行分类，通常也是以传输层为界限来进行分类的：1、 把网络分为通讯子网和资源子网（传输层分在了上面）通讯子网用于传递数据，它不关心数据的意思，通讯子网只有7层协议中的下面三层；资源子网（网上的所有主机）的设2、 传输服务的使用者和传输服务的提供者（传输层分在了下面）传输层以上是应用进程自己要处理的东西，如：进程要发送什么消息，如何理解消息；传输层以下（包括传输层）为进程之间的通讯提供传输服务。

对于需要进行数据通讯的应用进程来讲，它不管数据传输是如何实现，它只是将要传输的数据交给传输层就行了，因此传输层为高层的用户屏蔽了通讯的细节，同时也提供了一组通讯的接口。

的服务质量很好，则传输层的实现就比较简单，只需要提供通讯进程的标识就可以了；如果通讯子网提供的服务质量不好，则所有的数据传输的可靠都必须由传输层自己来保证。

传输服务一、传输层的功能及在协议层中的作用 1、传输层在OSI 模型中的位置1)介于通讯子网和资源子网之间，对高层用户屏蔽了通讯的细节2)弥补了通讯子网所提供服务的差异和不足，提供端到端之间的无差错保证 3)传输层工作的简繁取决于通讯子网提供服务的类型 2、传输层与上下层之间的关系传输层使高层用户看到的好像就在两个传输层实体之间有一条端到端的、可靠的、全双工的通信通道（即：数字管道） 二、传输层为上层提供的服务1、 面向连接的服务（即：可靠的服务）：通讯可靠，而且是按序传输的，对数据有效验和重发（针对数据包丢失，传输层采用重传机制解决）针对按序传输（发送顺序和接受顺序是一样的），传输层采用缓冲区来解决：当一个数据到达后，在交给应用进程处理前，传输层要看收到的数据的序号，若序号排在该数据前面的数据没有收到，则收到的数据会暂存在缓冲区，等前面序号的数据到达后，再一起交给应用进程。

如：TCP/IP 模型中应用层协议FTP 、Telnet 等 2、 面向非连接的服务（即：不可靠的服务）：提供的是不可靠的传输，对数据无效验和重发，通讯速率高，如：TCP/IP 模型中应用层协议SNMP 、DNS 等 三、传输服务原语1、传输服务原语是应用程序和传输服务之间的接口1)一个典型的面向连接的服务原语（采用C/S 的工作方式提供服务）2、TPDU 的发送过程3、 伯克利套接字（Berkeley Sockets ）在TCP/IP 协议当中，用得最多的传输层服务原语就是伯克利套接字。

第一章无线传感网概述1.无线传感器网络的概念：无线传感器网路是一种由多个无线传感器节点和几个汇聚节点构成的网络，能够实时的检测、感知和采集节点部署区域的环境或感兴趣的的感知对象的各种信息，并对这些信息进行处理后一无线的方式发送出去。

2.WSN的特点及优势1）WSN与Ad hoc共有的特征：自组织；分布式；节点平等；安全性差2）WSN特有的特征：计算能力不高；能量供应不可代替；节点变化性强；大规模网络3.无线传感器网络架构：1）协议：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层物理层：负责载波频率产生、信号的调制解调等工作，提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术。

数据链路层：（1）媒体访问控制。

（2）差错控制。

网络层：负责路由发现和维护，是无线传感器网络的重要因素。

传输层：负责将传感器网络的数据提供给外部网络，也就是负责网络中节点间和节点与外部网络之间的通信。

应用层：主要由一系列应用软件构成，主要负责监测任务。

这一层主要解决三个问题：传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议，以及传感器查询和数据传播管理协议。

2）管理平台：（1）能量管理平台（2）移动管理平台（3）任务管理平台（1）管理传感器节点如何使用资源，在各个协议层都需要考虑节省能量。

（2）检测传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。

（3）在一个给定的区域内平衡和调度检测任务。

4.无线传感器网络所面临的挑战：低能耗，实时性，低成本，安全和抗干扰，协作第二章无线传感网物理层设计1.WSN物理层频率的选择：一般选用工业，科学和医疗频段。

ISM（医疗）频段的主要优点是无需注册的公用频段、具有大范围可选频段、没有特定标准、灵活使用。

欧洲使用433MHZ，美国使用915MHZ频段2.WSN结构采用的是无线射频通信第三章数据链路层1.MAC协议分类：1）按节点的接入方式：侦听（间断侦听：DEANAdeng），唤醒（低功耗前导载波侦听MAC协议），调度（主要使用在广播中）2）按信道占用数划分：单信道（主要采用），双信道，多信道3）信道分配方式：竞争型（S-MAC，T-MAC,Sift），分配型（SMACS，TRAMA），混合型（ZMAC），跨层型2.分配型MAC协议采用TDMA,CDMA,SDMA,FDMA等技术3.数据链路层的关键问题：能量效率问题，可扩展性，公平性，信道共享，网络性能的优化4.记忆竞争的S-MAC协议，具有以下特点：（1）周期性的侦听和睡眠（2）使用虚拟载波侦听和物理载波侦听进行冲突避免（3）自适应侦听（4）将长消息分成子段进行消息传递5.基于竞争的T-MAC协议：为了改进S-MAC协议不能根据网络负载调整自己的调度周期的缺点，T-MAC协议根据一种自适应占空比的原理，通过动态地调整侦听与睡眠时间的比值，从而实现节省能耗的目的。