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1ComputerNetwork计算机网络•第一章计算机网络概述•第二章链路层•第三章机网络体系结构•第四章网络层•第五章传输层协议•第六章Internet应用•第七章•第八章网络安全与管理•第九章网络应用系统集成实例•第十章Winsock网络编程基础Evaluationonly.eate

dwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2ComputerNetwork第五章传输层协议§1传输层协议概述一、进程间的通信传输层位于应用层和网际层之间。传输层

向高层用户屏蔽下面通信子网的细节，向上面的应用层提供端到端的逻辑通信服务。传输层同时也是用户功能中的最低层，只存在于通信子网以外的主机中。通信子网中没有传输层。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET

3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3ComputerNetwork第五章传输层协议54321运输层提供应用进程间的逻辑通信主机A主机B应用

进程应用进程路由器1路由器2AP1LAN2WANAP2AP3AP4IP层LAN1AP1AP2AP4端口端口54321IP协议的作用范围运输层协议TCP和UDP的作用范围AP3Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.

NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.4ComputerNetwork第五章传输层协议两个主机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。“运输层提供应用进程间的逻辑通信

”。“逻辑通信”的意思是：运输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。但事实上这两个运输层之间并没有一条水平方向的物理连接。IP协议只能将分组送到目的主机，但无法交付给主机中的应用进程。传输层为应用进程之间提供逻辑通信，但网络层为主机之间提供逻辑通信。Evaluationonly.ea

tedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.5ComputerNetwork应用进程…应用进程…IP协议的作用范围（提供主机之间

的逻辑通信）TCP和UDP协议的作用范围（提供进程之间的逻辑通信）因特网运输层协议和网络层协议的主要区别第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5

.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.6ComputerNetwork第五章传输层协议传输层功能：1）传输层具有复用和分用功能；2）传输层对收到的报文进行差错控制；3）根据应用的不同，运输层使用两种不同的传输协

议：面向连接TCP的和无连接的UDP。发送进程接收进程发送进程接收进程数据数据数据数据全双工可靠信道不可靠信道应用层传输层使用TCP协议使用UDP协议?Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0

Copyright2004-2011AsposePtyLtd.7ComputerNetwork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。•当运输层采用面向连接的TC

P协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道。•当运输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAs

pose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.8ComputerNetwork第五章传输层协议二、TCP/IP体系中传输层的两个协议1、用户数据报协议UDP通信之前无需建立连接，接受方

收到数据报后，不需要给出确认。TFTP、NFS2、传输控制协议TCP通信之前建立连接—数据传输、释放连接，不提供广播或多播服务。应用层IP与各种网络接口UDPTCPEvaluationonly.eatedwithAspose.Slid

esfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.9ComputerNetwork3、TCP与UDP两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运输协议数据单元TPDU(TransportProtocolD

ataUnit)。TCP传送的数据单位是TCP报文段(segment)。UDP传送的数据单位是UDP报文或用户数据报。注意：•运输层的UDP用户数据报与网际层的IP数据报有很大区别。IP数据报要经过互连网中许多路由器的存

储转发，但UDP用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。•TCP报文段是在运输层抽象的端到端逻辑信道中传送，这种信道是可靠的全双工信道。但这样的信道却不知道究竟经过了哪些路由器，而这些路由器也根本不知道上面的运输层是否建立了TCP连接。第五章传输层协议Eva

luationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.10ComputerNetwork第五章

传输层协议三、套接字和端口1、端口的作用为了使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信，就必须用统一的方法对TCP/IP体系的应用进程进行标志。TCP和UDP使用与应用层接口处的端口与上层应用进程进行通信。通信的终点是应用进程，把端口想象是通信的终点。应用层各

种进程是通过相应的端口与传输实体进行交互。没有端口就无法分开应用层的不同进程。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0

Copyright2004-2011AsposePtyLtd.11ComputerNetwork第五章传输层协议端口端口端口端口端口端口端口端口TCP复用TCP分用UDP复用UDP分用NSAPNSAPNSAPNSAPIP复用IP分用

应用层传输层网络层应用进程应用进程应用进程应用进程TCP报文段UDP数据报TCP报文段UDP数据报IP数据报IP数据报Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011As

posePtyLtd.12ComputerNetwork第五章传输层协议2、端口号端口用一个16位端口号进行标志。端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。•熟知端口由一些常用的应用层程序固定使用，01023；•登记端口号

数值为102449151，为没有熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在IANA登记，以防止重复。•客户端口号或短暂端口号数值为4915265535，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动态端

口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.13ComputerNetw

ork第五章传输层协议←1TCP和UDP域名服务器DNS53TCP端口多路复用服务TCPMUXTCP5UDPBootstrap协议服务器BOOTPS67TCP远程任务入口RJE7UDPBootstrap协议客户端BOOTPC68TCP和UDPEcho(回应)ECHO11UDP

重要的文件传输协议TFTP69TCP和UDP当前活跃用户USERS13TCPFingerFINGER79TCP和UDP日期时间DAYTIME17TCP和UDP因特网HTTPHTTP80TCP和UDP本日引述QUOTE20TCP和UDPNIC主机名服务器HOSTN

AME101TCP文件传输-数据FTP-DATA21TCP和UDP邮箱名称服务器CSNET-NS105TCP文件传输-控制FTP23TCP邮局协议3POP3110TCPTelnetTELNET25TCP和UDPNetBIOS名称服务NETBIOS-NS137TCP简单邮件传输协议SM

TP35TCP和UDPNetBIOS数据报服务NETBIOS-DG138TCP和UDP任何私有打印机服务PRINTER37TCP和UDPNetBIOS会话服务NETBIOS-SS139TCP和UDP时间TIME41UD

P简单网络管理协议SNMP161TCP和UDP图形GRAPHICS42UDPSNMPTRAPSNMPTRAP162UDP主机名服务器NAMESERV43边缘网关协议BGPTCP179TCP查阅用户身份NICNAME49TCP登录主机协议LOGIN端口号所使用协议描述进程名称端口号所使用协议描述进程

名称常用的传输层端口号Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.14ComputerNetwork第五

章传输层协议IP=131.6.23.13端口1500端口1501IP=128.36.1.22端口1500IP=130.42.85.15端口25ACB连接1连接2连接3Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3

.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.15ComputerNetwork第五章传输层协议←3、插口(socket)为了在通信时不致发生混乱，必须把端口号和主机的IP地址结合在一起使用。一个连接由它的两个端点来标识，端点

称为插口/套接字：套接字socket=(IP地址:端口号)48bit（32bit:16bit）注意：在整个因特网中，运输层通信的一对插口必须是唯一的。例：(131.6.23.13,1500)和(130.42.85.

15,25)(131.6.23.13,1501)和(130.42.85.15,25)(128.36.1.22,1500)和(130.42.85.15,25)Evaluationonly.eatedwithAspose.Slides

for.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.16ComputerNetwork第五章传输层协议§2用户数据报协议UDP用户数据报协议UDP只在IP的数据报服务上增加了端口功能和差错检测功能。UDP提供不可靠的交付。

1、UDP的主要特点•UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。•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。•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。•UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。•UDP的首部

开销小，只有8个字节。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.17ComputerNetwork第五章传输层协议2、UDP数据报由首部字段

+数据字段组成。伪首部源端口目的端口长度检验和数据首部UDP长度源IP地址目的IP地址017IP数据报字节44112122222字节发送在前数据首部UDP用户数据报Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5C

lientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.18ComputerNetwork第五章传输层协议§3传输控制协议TCP是TCP／IP体系结构中面向连接的传输层协议，它

提供全双工的可靠交付的服务——可靠、按序、无丢失、无重复•TCP连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。•TCP对应用进程一次把多长的报文发送到TCP的缓存中是不关心的。•TCP根据对方给出的窗口值和当

前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少个字节（UDP发送的报文长度是应用进程给出的）。•TCP可把太长的数据块划分短一些再传送。TCP也可等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientP

rofile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.19ComputerNetwork第五章传输层协议一、TCP的连接TCP通信在进行实际数据传输前必须在信源端与信宿端建立一条连接

，然后双方就可以在其上发送数据流。每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。即：TCP连接::={socket1,socket2}={(IP1:port1),(IP2:port2)}此外，面向连接传输的每个报文都需要接收端确认，未确认报文被认为是出错报文或

传输超时而引起重传，以此保证面向连接的可靠性。TCP能提高效率，但事先建立连接和事后拆除连接需要一定开销。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.

2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.20ComputerNetwork第五章传输层协议1、连接进程——TCP连接过程是状态的转换CLOSEDLISTEN应用:被动打开收到RST收到SYN,发送SYN,ACKSYN_SENT(同时打开)SYN_RSVD收到SYN发

送SYN,ACK应用:主动打开发送SYN应用关闭或超时ESTABLISHED(数据传输阶段)收到ACK(同时关闭)CLOSINGFIN_WAIT_1应用关闭发送FIN收到FIN发送ACKTIME_WAITFIN_WAIT_2收

到ACK收到FIN,ACK发送ACK收到ACK收到FIN发送ACKCLOSE_WAITLAST_ACK收到SYN,ACK发送ACK被动关闭应用关闭发送FIN收到ACK收到FIN发送ACK经过两倍报文生存时间后,定时到Evaluationonly

.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.21ComputerNetwork第五章传输层协议2、建立连接要使通信的任一方确定对方的存在；要允许双方协商一些参数，如最大

报文段长度、最大窗口大小、服务质量等；能够对传输实体资源进行分配，如缓存大小、连接表中的项目等。TCP采用“三次握手”方式建立连接。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile

5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.22ComputerNetwork第五章传输层协议←SenderReceiver1.SendSYN(seq=100,ctl=syn)SYNreceived3.Established,(seq=101ac

k=301ctl=ack)4.Established(seq=101Ack=301ctl=ackDATA)2.SYNReceivedSendSYN(seq=300,ack=101,Ctl=syn,ack)―三次握手”——防止由于源发送端主机已失效的连接请求报文段而产生的错误Evalu

ationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.23ComputerNetwork第五章传输层协

议3、关闭连接在数据传输结束后，通信的双方都可以发出关闭连接请求——发送CLOSE的一方在接收到对方的已关闭的信息之前，还要继续接收数据，直到接收到对方的已关闭的信息而接收失败为止。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5Clien

tProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.24ComputerNetwork二、差错控制通过通信信道后接收的数据与发送数据不一致的现象称为传输差错。差错控制是检查是否出现差错以及如何纠正差错的技术——自动重发请求法（ARQ）发送方将要发送的数

据分组附加一定的冗余检错码一并发送，接收方则根据检错码对数据分组进行差错检测，若发现错误，就返回请求重发的应答，发送方收到请求重发的应答后，便重新传送该数据分组。这种差错控制方法就称为自动重发请求法（AutomaticRepeat

request）,简称ARQ法。ARQ法仅需返回少量控制信息，便可有效地确认所发数据帧是否正确被接收。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfil

e5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.25ComputerNetwork1、停止等待（StopandWait）技术发送方每发送一数据分组后就要停下来等待接收方的确认返回，仅当接收

方确认正确接收后再继续发送下一分组。停止等待（StopandWait）技术的收、发送方仅需设置一个分组的缓冲存储空间，便可有效地实现数据重发并确保接收方接收的数据不会重复。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5Cli

entProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.26ComputerNetwork2、连续ARQ技术发送方可以连续发送一系列数据分组，即不用等前一分组被确认便可发送下一分组。这就需要在发送方设置一

个较大的缓冲存储空间（重发表），用以存放若干待确认的数据分组。当发送方得到对某分组的确认分组后便可从重发表中将该分组删除。连续ARQ技术的链路传输效率大大提高，但相应地需要更大的缓冲存储空间。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesf

or.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.27ComputerNetworkGo-Back-N策略：第五章传输层协议Evaluationon

ly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.28ComputerNetwork选择重发（SelectiveRepeat）：第五章传输层协议Evaluationonly.eat

edwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.29ComputerNetwork第五章传输层协议三、TCP的编号与确认TCP采用“带重传的肯定确认”技术来实现

传输的可靠性——接收端每接收一次数据，就送回一个确认报文；发送端每发送一个数据报文段，就期待接收相应的确认信息，并启动一个计时器，若计时器计数完毕而确认还未到达，则发送端重新发送该数据报文段。超时计时器的重传时间的自适应算法—重传时

间应略大于“报文段的平均往返时延T‖。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-201

1AsposePtyLtd.30ComputerNetwork第五章传输层协议TCP将所要传送的整个报文看成是一个个字节组成的数据流，然后对每一个字节单独连续编号。TCP将要传送的报文段中的第一个数据字节的序号，放在首部的序号字段中。TCP确认是对收到的数据的最高序号表示确认，且为已收到

的数据的最高序号加1，即表示期望下一次收到的第一个数据字节的序号。TCP提供全双工的可靠交付的服务，因而可在传送数据时捎带传送确认信息。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0C

opyright2004-2011AsposePtyLtd.31ComputerNetwork第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0C

opyright2004-2011AsposePtyLtd.32ComputerNetwork四、TCP的流量控制流量控制涉及链路上字符、帧、分组的发送速率的控制，以使接收方在接收中有足够的缓冲存储空间来接收每一个字符、帧和分组。1、窗口机制在连续ARQ协议中，

应当将已发送出去但未被确认的数据分组的数目加以限制——在发送端和接收端分别设定所谓的发送窗口和接收窗口。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET

3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.33ComputerNetwork←•发送窗口用来对发送端进行流量控制，发送窗口的大小WT代表在还没有收到对方确认信息的

情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。连续ARQ协议规定接收端可以在连续收到几个正确的数据帧以后，才对最后一个数据帧发确认信息。即，对某一数据帧的确认就表明该数据帧及其以前所有各帧均已正确无误收到了。第五章传输层协议Evaluatio

nonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.34ComputerNetwork•接收窗口用来控制接收端可以接收哪些数据帧而不可以接收哪些帧。在接收端只有当

收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。只有在接收窗口向前移动时，发送窗口才有可能向前移动。收发两端的窗口按照以上的规律不断地向前滑动

，因此这种协议又称为滑动窗口协议。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLt

d.35ComputerNetwork←第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.36ComputerNetwo

rk第五章传输层协议2、TCP的可变窗口技术TCP的可靠传输机制用字节的序号进行控制。TCP所有的确认都是基于序号而不是基于报文段。TCP采用“可变发送窗口”的方式进行流量控制。发送窗口在连接建立时由双方商定。在通信过程中，接收端可根据自己的资源情况，随时动态调整接收窗口

的大小，然后告诉对方，使发送窗口与接收窗口保持一致——由接收端控制发送端。TCP连接的往返时间RTT也不是固定不变的。需要使用特定的算法估算较为合理的重传时间。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesf

or.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.37ComputerNetwork前移不允许发送已发送并收到确认A的发送窗口=20允许发送的序号2627

2829303132333435363738394041424344454647484950515253545556B期望收到的序号前沿后沿前移收缩根据B给出的窗口值A构造出自己的发送窗口TCP标准强烈不赞成发送窗口前沿向后收缩第五章传输层协议Evaluationonly.eatedw

ithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.38ComputerNetwork不允许发送已发送并收到确认A的发送窗口位置不变允许发送但尚未发送262728

293031323334353637383940414243444546474849505152535455已发送但未收到确认56P1P2P3不允许接收已发送确认并交付主机B的接收窗口允许接收262728293

03132333435363738394041424344454647484950515253545556未按序收到可用窗口A发送了11个字节的数据P3–P1=A的发送窗口（又称为通知窗口）P2–P1=已发送但尚未收到确认的字节数P3

–P2=允许发送但尚未发送的字节数（又称为可用窗口）Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright200

4-2011AsposePtyLtd.39ComputerNetwork允许发送但尚未发送A的发送窗口向前滑动262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已发送并收到确认不允许发送已

发送但未收到确认56P1P2P3允许接收B的接收窗口向前滑动262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已发送确认并交付主机不允许接收56未按序收到A收到新的确认号，发送窗口向前滑动先存下

，等待缺少的数据的到达第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.40ComputerNetwork不允许发送已发送并收

到确认A的发送窗口已满，有效窗口为零262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已发送但未收到确认56P1P2P3A的发送窗口内的序号都已用完，但还没有再收到确认，必须停止发送。第五章传输层协议Evaluatio

nonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.41ComputerNetwork发送缓存与接

收缓存的作用发送缓存用来暂时存放：发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据；TCP已发送出但尚未收到确认的数据。接收缓存用来暂时存放：按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据；不按序到达的数据。第五章传输层协议Evalu

ationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.42ComputerNetwork第五章传输层协议主机A

主机BSEQ=1SEQ=101SEQ=201SEQ=301SEQ=401SEQ=201SEQ=501ACK=201,WIN=300ACK=501,WIN=200ACK=601,WIN=0丢失!A还能发送300字节A还能发送200字节允许A再发送300字节A还能发送200字

节A还能发送100字节A超时重发,但不能再发送允许A再发送200字节A还能发送100字节不允许A再发送Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyri

ght2004-2011AsposePtyLtd.43ComputerNetwork注意：1）A的发送窗口并不总是和B的接收窗口一样大（因为有一定的时间滞后）。2）TCP标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理。通常是先临时存放在接收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付上层的应用进程

。3）TCP要求接收方必须有累积确认的功能，这样可以减小传输开销。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011Aspo

sePtyLtd.44ComputerNetwork五、TCP的拥塞控制1、拥塞控制在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏——产生拥塞(congestion)。出现资源拥塞的条件：对资源需求的总和>可用资源

若网络中有许多资源同时产生拥塞，网络的性能就要明显变坏，整个网络的吞吐量将随输入负荷的增大而下降。拥塞控制是很难设计的，因为它是一个动态的问题。在许多情况下，拥塞和拥塞控制成为引起网络性能恶化甚至发生死锁的原

因。这点应特别引起重视。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.45ComputerNetwork拥塞控制与流量控制的关系：拥塞控

制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。第五章传输层

协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.46ComputerNetwork提供的负载吞吐量理想的拥塞控制实际的拥塞控制0死锁（

吞吐量=0）无拥塞控制拥塞轻度拥塞拥塞控制所起的作用：第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.47ComputerNetwor

k2、几种拥塞控制方法1）慢开始和拥塞避免发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd(congestionwindow)的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。如再考虑到接收方的接收能力，则发送窗口还可能小于拥塞窗口。发送方控

制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.

Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.48ComputerNetwork慢开始算法原理：主机刚刚开始发送报文段时可先设置拥塞窗

口cwnd=1，即设置为一个最大报文段MSS的数值。每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口加1，即增加一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。传输轮次(transmissionround)：使用慢开始算法后

，每经过一个传输轮次，拥塞窗口cwnd就加倍。一个传输轮次所经历的时间其实就是往返时间RTT。“传输轮次”更加强调：把拥塞窗口cwnd所允许发送的报文段都连续发送出去，并收到了对已发送的最后一个字节的确认。例如，拥塞窗口cwnd=4，这时的往返时间RTT就是发送方连续发送4个报文段，

并收到这4个报文段的确认，总共经历的时间。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright200

4-2011AsposePtyLtd.49ComputerNetwork设置慢开始门限状态变量ssthresh慢开始门限ssthresh的用法如下：当cwnd<ssthresh时，使用慢开始算法。当c

wnd>ssthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。当cwnd=ssthresh时，既可使用慢开始算法，也可使用拥塞避免算法。拥塞避免算法的思路是让拥塞窗口cwnd缓慢地增大，即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞

窗口cwnd加1，而不是加倍，使拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.50Co

mputerNetwork当网络出现拥塞时无论在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（其根据就是没有按时收到确认），就要把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半（但不能小于2）。然后把拥塞窗口cwnd重新设置为1，执行慢开始算法。——

目的就是要迅速减少主机发送到网络中的分组数，使得发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完毕。“拥塞避免”并非指完全能够避免了拥塞。利用以上的措施要完全避免网络拥塞还是不可能的。“拥塞避免”是说在拥塞避免阶段把拥塞

窗口控制为按线性规律增长，使网络比较不容易出现拥塞。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011As

posePtyLtd.51ComputerNetwork2）快重传和快恢复快重传算法：要求接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文

段。快重传并非取消重传计时器，而是在某些情况下可更早地重传丢失的报文段。快恢复算法：(1)当发送端收到连续三个重复的确认时，就执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh减半。但接下去不执行慢开始算法。(2)由于发送方现在认为网络很可能没有发

生拥塞，因此现在不执行慢开始算法，即拥塞窗口cwnd现在不设置为1，而是设置为慢开始门限ssthresh减半后的数值，然后开始执行拥塞避免算法（“加法增大”），使拥塞窗口缓慢地线性增大。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.N

ET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.52ComputerNetwork发送方接收方发送M1确认M1t确认M2发送M2发送M3发送M4？发送M5发送M6重复确认M2重复确认M

2重复确认M2t发送M7收到三个连续的对M2的重复确认立即重传M3丢失快重传举例：第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5

.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.53ComputerNetwork242468101214161820220048121620传输轮次拥塞窗口cwnd收到3个重复的确

认执行快重传算法慢开始―乘法减小”拥塞避免“加法增大”TCPReno版本TCPTahoe版本(已废弃不用）ssthresh的初始值拥塞避免“加法增大”新的ssthresh值慢开始快恢复从连续收到三个重复的确认转

入拥塞避免第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.54ComputerNetwork发送窗口的上限值发送方的发送窗口的上

限值应当取为接收方窗口rwnd和拥塞窗口cwnd这两个变量中较小的一个，即应按以下公式确定：发送窗口的上限值Min[rwnd,cwnd]当rwnd<cwnd时，是接收方的接收能力限制发送窗口的最大值。当cwnd<rwnd时，则是网络的拥塞限制发送窗口的最大值。第

五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.55ComputerNetworkTCP首部20字节的固

定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FIN32位SYNRSTPSHACKURG位08162431填充TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据部分IP首部发送在前六、TCP报文段格式Evaluationonly.eatedwi

thAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.56ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）

源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充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。第五章传输层协议Evalu

ationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.57ComputerNetw

orkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充序号字段——占4字节。TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段

所发送的数据的第一个字节的序号。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.58ComputerNet

workTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充确认号字段——占4字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。第五章传输层协议Evaluationon

ly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.59ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和

选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充数据偏移（即首部长度）——占4位，它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是32位字（以4字节为计算单位）。第

五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.60ComputerNetw

orkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充保留字段——占6位，保留为今后使用，但目前应置为0。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slid

esfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.61ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRS

TPSHACKURG位08162431填充紧急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)。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfo

r.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.62ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变

）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充确认ACK——只有当ACK1时确认号字段才有效。当ACK0时，确认号无效。第五章传输层协议Evaluationonl

y.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.63ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项

（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充推送PSH(PuSH)——接收TCP收到PSH=1的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedw

ithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.64ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保

留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充复位RST(ReSeT)——当RST1时，表明TCP连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose

.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.65ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项

（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充同步SYN——同步SYN=1表示这是一个连接请求或连接接受报文。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro

file5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.66ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留

FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充终止FIN(FINis)——用来释放一个连接。FIN1表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。第五章传输层协议Evaluat

iononly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.67ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急

指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充窗口字段——占2字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile

5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.68ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSY

NRSTPSHACKURG位08162431填充检验和——占2字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAsp

ose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.69ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗

口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充紧急指针字段——占16位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.

5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.70ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保

留FINSYNRSTPSHACKURG填充选项字段——长度可变。TCP最初只规定了一种选项，即最大报文段长度MSS。MSS告诉对方TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节。”MSS(MaximumSegmentSize)是TCP报文段中的数据字段

的最大长度。数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2011AsposePtyLtd.71Compu

terNetwork其他选项：窗口扩大选项占3字节，其中有一个字节表示移位值S。新的窗口值等于TCP首部中的窗口位数增大到(16+S)，相当于把窗口值向左移动S位后获得实际的窗口大小。时间戳选项占10字节，其中最主要的字段时间戳值字段（4

字节）和时间戳回送回答字段（4字节）。选择确认选项第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-2

011AsposePtyLtd.72ComputerNetworkTCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位081

62431填充填充字段——这是为了使整个首部长度是4字节的整数倍。第五章传输层协议Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyright2004-201

1AsposePtyLtd.