文档介绍：第十讲传输层(1)
第十讲 TCP协议
本讲学****目标
掌握TCP相关基本概念,了解TCP提供的服务,了解TCP段格式
掌握TCP可靠传输与流量控制
了解TCP端口概念及熟知端口号码
本讲学****重点和难点
TCP段格式
TCP可靠传输与流量控制
传输层的功能与协议
互联网通信机制
数据链路层:实现同一物理网络主机间的通信(MAC到MAC);
网络层:实现不同IP网络主机间的通信(IP到IP);
传输层:实现端到端的通信(进程到进程,IP+端口)
以传输层协议
TCP是面向连接的、可靠的传输协议;
UDP是面向无连接的、不可靠的传输协议;
通信协议的选择
IP是一个不可靠的面向无连接的协议,它不能确保数据报的正确传递。当需要可靠的端到端的传输服务时,可以使用TCP。而当需要提供较高数据传输速率时,可以使用UDP。
认识TCP协议
TCP( Transmission Control Protocol,传输控制协议) ,是专门设计用于在不可靠的上提供可靠的、端到端(发送端与接收端)的字节流通信的协议;
TCP协议是传输层一种面向连接的通信协议,为应用层提供逻辑连接,即事先通知接收方的传输层做好数据接收准备;
将应用层传送来的数据,按照本层要求,进行分段;
将网络层传送来的数据,按照本层要求,进行重组。
TCP协议功能分析
端到端(发送端到接收端),用IP地址+端口地址识别
面向连接:如何在发送和接收方建立可靠的连接,传输中如何体现可靠性;
分段和重组: TCP在进行通信时,发送端的TCP将来自应用层的字节流数据,分割并封装成一个个较小的数据单元,这些数据单元称为段。分段后的每个段都封装在IP数据报中,在接收端,TCP收集每个到来的数据报,然后根据序列号进行重组。
字节与字节流:将应用层的数据以字节为单位放入缓冲区。
流量控制:如何使接收方能够来得及接收发送方发送的数据;
为应用层提供服务:如何识别众多的应用进程,如何为进程提供服务;
全双工通信:通信双方在发送数据的同时都可以接收数据。
TCP
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
F
I
N
32 bit
S
Y
N
R
S
T
P
S
H
A
C
K
U
R
G
比特 0 8 16 24 31
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
TCP协议—数据段格式
TCP协议—数据段格式
源端口号和目的端口号:分别表示发送方和接收方的端口号。每个TCP段都包含源端和目的端的端口号,用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接;
序列号: TCP段中的每一字节数据都有一个序列号,段的序列号就是数据段中第一个字节的编号,编号是以数据字节为单位的。假如分段1的序列编号为12266,并且分段1包含1500个字节数据,那么下一个分段的序列编号就是12266+1500=13766。
TCP协议—数据段格式
确认号:对已可靠接收的数据的确认,用下一个期望接收的字节的序列号表示。只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。例如,如果主机接收的序列编号为101,数据长度为100,它将回送一个确认编号为201的段,表示希望接着接收序列编号为201的段。
报头(首部)长度: 也即TCP头部长度,以32比特为单位。
保留:保留给将来使用,目前必须置为 0 。
控制标志:在TCP首部中有6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1。
TCP协议—数据段格式
• URG:紧急数据标志,用户数据域中有紧急数据,位置由紧急指针确定。
• ACK:确认字段有效标志,以确认序号有效,1有效,0无效。
• PSH:高层应用调用PUSH命令,让发送端立即发送数据,无需等到缓存慢。
• RST:对TCP连接进行复位,重建连接。
• SYN:同步序号用来发起一个连接。
• FIN:连接释放。
TCP协议—数据段格式
窗口大小:发送方告诉接收方准备接收数据量大小,用于实现TCP流量控制和差错恢复。
校验和:循环冗余校验(CRC),实现对TCP的校验,由于IP提供了不可靠的无连接服务,它检验所有的数据。
紧急指针:URG=1时紧急指针才有效,紧急指针指示紧急数据的位置(偏移量),紧急数据应尽快送高层应用。
选项:提供了相应的扩展机制,用于实现除TCP基本头部指定功能外的扩展功能。