计算机网络基础讲义(5)__TCP

IP地址将网络地址隐藏起来, 使网间网表现出统 一的地址格式. 但在实际进行通讯时,物理网络所使用的 依然是物理地址, IP地址是不能被物理层所识别的. 这 样在网间网中存在两种地址,二者之间要建立映射关系, 这是地址统一所必须付出的代价.
地址之间的映射叫地址解析(resolotion), 包括两 方面的内容: 从网间网地址到物理地址的映射和从物理 地址到网间网地址的映射. 关于两种地址间的映射, TCP/IP专门提供了两个协议: ARP(Address Resolution Protocol, 地址解析协议), 用于从网间网地址到物理地 址的映射;RARP(Reverse Address Resolution Protocol, 逆向地址解析协议), 用于从物理地址到网间 网地址的映射。
当接收端收到一段资料即会回应一个认可(ACK)讯 息，其中包含所收到资料段序号+1的认可号码 (acknowledgement number)。TCP在回应认可讯息时还使 用一种挟带(piggy backing)技巧将认可讯息附带在可能 有的资料段中一并传给对方，如此可降低单独的认可讯 息对网路频宽的耗费。
TCP采用核对合(checksum)计算资 料段的正确性该核对合位於资料段的表 头，当TCP收到资料段时，会将它所计 算的合与表头的核对合相比对，若相同 ，则送出认可讯息，表示接收无误，否 则忽略该资料段，在一小段时间的等待 之後，对方会再次送来同一个资料段
3.流量控制
TCP运用滑动窗(slidingwindow)的方式进行流 量控制。由於每个资料段在被送出之後不会立即抵达 目标，而是会有一段时间的旅行，为避免因等待接收 端的认可讯息所造成的闲置，发送端可在未收到前一 个资料段的认可讯息的情况下持续发送数个资料段， 此处的数个即是所谓的滑动窗长度。

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比特 0
8 源 端 口
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24 目 的 端 口
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序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针 （长 度 可 变） 填 充
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和 选 项
紧急比特 URG —— 当 URG = 1 时，表明紧急指 针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据， 应尽快传送(相当于高优先级的数据)。
预备知识 TCP工作机制 TCP工作机制 TCP的应用 TCP的应用
TCP工作机制 TCP工作机制
TCP的层间工作原理 TCP的层间工作原理 TCP报文格式 TCP报文格式 TCP的连接与断开 TCP的连接与断开
TCP协议工作在传输层 TCP协议工作在传输层
传输层
传输层是通信部分的最高层， 传输层是通信部分的最高层，有是用户 功能中的最底层， 功能中的最底层，向应用层提供通信 服务， 服务，起着将通信子网与与上层隔离 的关键作用
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
20 字节 固定 首部
检 验 和 选 项
源端口和目的端口字段——各占 2 字节。端口是运输 层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都 要通过端口才能实现。
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序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针 （长 度 可 变） 填 充
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8 源 端 口
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序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针 （长 度 可 变） 填 充

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三 、 LAN 交换转 发
LAN 交换机主要有两种转发方式：
• 存储转发(store-and-forward )
LAN 交换机将整个帧拷贝到入站缓冲区，并由计算机 执行循环冗余校验(CRC)，如果出现CRC错误，或该帧是小帧( 包括CRC小于64字节)/ 大帧(包括CRC小于1518字节)/，则丢 弃该帧，如果帧没有任何错误，LAN交换机在转发或交换时寻 找目的地址，确定外出接口，然后将帧转发到目的地址。
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路由器基本功能、作用(四)
• 地区网：路由器主要作用是网络连接和路由选择， 即连接下层各个基层网络单位－园区网，同时负责 下层网络之间的数据转发。
• 园区网：路由器主要作用是分隔子网，各个子网在 逻辑上独立，而路由器是唯一能够分隔它们的设备 ，它负责子网之间报文转发和广播隔离，同时在边 界上的路由器与上层网络连接。
•最近LAN交换机涉及到OSI的多层，具有处理高带宽 应用得协议。
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8
二 、VLAN交换工作原理
一、LAN交换机在功能上类似透明桥：
1、当交换机通电时，它们通过分析所有相邻网络的输
入帧源地址获取网络拓扑结构。如交换机从链路1上接收到一个
来自主机A的帧，则该交换机推断可通过网络连接链路1访问主机A。
• 直通(cut-through)
LAN 交换机仅将目的地址(跟在序号后的6个字节)拷贝 到入站缓冲区，然后在交换表中寻找目的地址， 确定外出接 口 ，将帧转发到目的地。直通方式交换一旦读到目的地址并 确定出站接口，就开始转发，因而减少了等待时间。
有些交换可以先将每个端口配置为直通交换方式，当 到达用户定义的出错限制时，将自动改变到存储转发方式。 一旦错率降到限制以下，端口自动转回到直通交换模式。

04
05
链路层负责处理网络接口和 硬件细节，如以太网协议。
02
网络接口层
物理层
物理层功能
物理层负责传输原始比特流，实现比特流的 传输与接收。
物理层设备
物理层设备包括各种传输媒介，如双绞线、 同轴电缆、光纤等。
物理层协议
物理层协议定义了比特流传输的电气特性、 机械特性、功能特性等。
物理层与数据链路层的关系
层次，每个层次都有明确的任务和功能。
TCP/IP协议的层次结构
应用层负责处理特定的应用 程序细节，如HTTP、FTP等
协议。
TCP/IP协议分为四个层次： 应用层、传输层、网络层和
链路层。
01
02
03
传输层负责提供端到端的数 据传输服务，如TCP和UDP
协议。
网络层负责数据包的路由和 寻址，如IP协议。
《TCPIP协议详 解》PPT课件
目录
• TCP/IP协议概述 • 网络接口层 • 网际层 • 传输层 • 应用层 • TCP/IP协议的应用与发展
01
TCP/IP协议概述
TCP/IP协议的起源
TCP/IP协议起源于上世纪70年 代，最初是为了满足
ARPANET网络的需求而开发 的。
随着互联网的不断发展， TCP/IP协议逐渐成为全球范 围内广泛使用的通信协议标
POP协议用于从邮件服务器接收电子 邮件，允许用户下载邮件到本地计算 机上。
POP命令
POP协议定义了一组命令，用于在邮 件客户端和服务器之间进行通信和控 制邮件下载和管理。
06
TCP/IP协议的应用与发 展
TCP/IP协议的应用场景
互联网通信
TCP/IP协议是互联网的基础， 用于实现全球范围内的数据传

3 拥塞避免
TCP协议在数据传输过程 中，根据网络状况动态调 整发送窗口的大小。
4 快重传
TCP协议通过接收到冗余确认来判断是否丢 失数据，并进行快速重传。
5 快恢复
TCP协议在发生拥塞时使用快恢复机制来恢 复数据的传输。
TCP协议的应用及优化
HTTP传输
TCP协议作为HTTP的底层传输协议，保证了Web页面的重要的协议，用于保证可靠的数据传输。本课 件将详细介绍TCP协议的定义、特点以及各个方面的功能和应用。
TCP协议简介
定义
TCP协议是一种面向连接、可靠的、基于字节 流的传输协议。
常用端口
TCP协议在计算机网络中使用端口号来识别不 同的应用程序。
作用及特点
TCP连接建立与终止
1
三次握手
TCP协议使用三次握手来建立连接，确保双方都准备好进行通信。
2
四次挥手
TCP协议使用四次挥手来终止连接，保证双方都完成了数据传输。
TCP协议中的拥塞控制
1 拥塞控制机制
TCP协议使用拥塞控制机 制来避免网络拥塞和数据 丢失。
2 慢开始
TCP协议在数据传输开始 时，逐渐增加发送窗口的 大小来控制数据流量。
TCP协议通过提供可靠的、有序的数据传输来 保证通信的质量和完整性。
可靠性
TCP协议使用序号和确认机制来保证数据的可 靠传输。
TCP协议的数据传输过程
1
段及序号
TCP协议将数据分割成段，并为每个段分配一个唯一的序号。
2
确认应答
TCP协议使用确认应答机制来保证数据的正确接收。
3
流量控制
TCP协议使用窗口机制来控制数据发送的速度，以避免网络拥塞。

1.1.2 局域网的概念
• 在Internet没有形成之前，各个地方已经建
立了很多小型的网络，称为局域网。 Internet的中文意义是“网际网”，它实际 上就是将全球各地的局域网连接起来而形 成的一个“网之间的网（即网际网）”。 然而，在连接之前的各式各样的局域网却 存在不同的网络结构和数据传输规则。
2.1 IP地址概念
• 在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型
计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。 为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一 个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一 的门牌一样，才不至于在传输数据时出现混乱。 Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算 机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地 址唯一地标识一台计算机。
• IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算
机，而要识别其他网络或其中的计算机， 则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般 将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小 分为A，B，C三类，默认的网络掩码是根据 IP地址中的第一个字段确定的。
2.3.2 IP地址的分类（1）
• A类地址 • A类地址的表示范围为：
1.4.3 网际协议IP(3)
• 网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络
硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有 任何要求，任何一个网络只要可以从一个 地点向另一个地点传送二进制数据，就可 以使用IP协议加入 Internet 了。
1.4.4 IP协议对于网络通信的意义
• 网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多
192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络掩码为： 255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一 般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最 少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管 理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后 一组数字作为网络上的主机地址。

• A two way, reliable, byte stream oriented end-toend protocol
– Includes flow and congestion control
• Closely tied to the Internet Protocol (IP)
TCP
TCP Features
TCP
Sliding Window: Sender
• Assign sequence number to each frame (SeqNum) • Maintain three state variables:
– send window size (SWS) – last acknowledgment received (LAR) – last frame sent (LFS)
TCP
Reliability (Loss Recovery)
• Checksum: detect bit level errors • Sequence numbers: detect sequencing errors
– Duplicates are ignored – Reordered packets are reordered (or dropped) – Lost packets are retransmitted
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• Checksum
– pseudo header + TCP header + data

VPN技术和SSL/TLS协议
VPN技术和SSL/TLS协议是用于保护网络通信安全的两种常用方法，确保数据 在传输过程中的机密性和完整性。
IPv6协议和IPv4到IPv6的转换
IPv6协议是TCP/IP协议中的下一代网络协议，用于解决IPv4地址不足的问题，并提供更好的网络性能。
网络安全基础知识
网络安全基础知识包括数据加密、身份认证、访问控制等内容，用于保护互 联网上的信息安全。
IP地址欺骗和DOS攻击
IP地址欺骗和DOS攻击是两种常见的网络安全攻击方式，它们会导致网络服务 的中断和数据泄露。
防火墙和入侵检测
防ห้องสมุดไป่ตู้墙和入侵检测是网络安全中常用的两种保护方法，用于检测和阻止非法 访问和攻击。
TCP连接管理
TCP连接管理包括建立连接、数据传输和连接释放三个过程，确保数据的可靠传输。
TCP数据可靠传输
TCP使用确认机制和序号机制来保证数据的可靠传输，确保数据按照正确的顺序到达目标主机。
TCP流量控制和拥塞控制
TCP使用滑动窗口机制来控制数据的流量，同时通过拥塞控制算法来避免网络 拥塞。
IP地址和子网掩码
IP地址是互联网上用来标识主机的唯一地址，而子网掩码则用来确定网络地址和主机地址的划分。
路由选择和路由表
路由选择是指在多个路由器之间选择最佳路径的过程，而路由表则是存储路由器所知道的路由信息的表 格。
传输层协议：TCP和UDP
TCP和UDP是TCP/IP协议中的两个重要的传输层协议，它们分别提供了可靠的 数据传输和不可靠的数据传输服务。
计算机网络课件:TCP/IP协 议
这个课件将深入介绍TCP/IP协议，包括概述、网络层协议、传输层协议、应用 层协议等内容。

TCP连接的维护
TCP连接的维护包括序列号的管理、确认应答的处理以及超时重传的机制，以保证数据的可靠传输。
TCP连接的释放
通过四次握手释放连接，发送方发送FIN报文，接收方回复ACK报文并发送 FIN报文，最后发送方回复ACK报文。
TCP可靠性传输
TCP采用序列号、确认应答和超时重传机制，确保数据的可靠传输和顺序传输。
TCP的队列管理
TCP使用FIFO队列管理数据报文段，在网络拥塞时通过拥塞窗口机制来管理传输队列长度。
TCP协议的缺点
1 高开销
TCP协议的头部较大， 增加了额外的开销。
2 较慢
TCP协议的连接建立过 程较慢，影响了实时性 要求较高的应用。
3 复杂
TCP协议的实现和调试 较为复杂，需要一定的 专业知识。
TCP协议的功能
1 可靠传输
TCP通过序列பைடு நூலகம்、确认应答和超时重 传机制，保证数据的可靠传输。
2 流量控制
通过滑动窗口和拥塞窗口等机制，控 制发送和接收数据的速率，保证网络 的平稳运行。
3 连接管理
TCP使用三次握手建立连接，并通过四次握手释放连接，确保双方通信的可靠性。
TCP协议的优点
1 可靠性
TCP的流量控制
TCP通过滑动窗口和拥塞窗口机制，控制发送和接收数据的速率，避免网络拥塞的发生。
TCP的拥塞控制
TCP通过拥塞窗口和拥塞避免算法，控制数据传输的速率，保持网络的稳定 性和可靠性。
TCP的数据包重传机制
TCP通过超时计时器和快速重传机制，确保丢失的数据包得到及时重传，保证数据的可靠传输。
TCP通过确认应答和重传机制，保证 数据的可靠传输。
2 顺序性