第5章 传输层协议udp与tcp

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1、第5章传输层协议UDP和TCP5.1端到端通信和端口号5.2用户数据报协议UDP5.3传输控制协议TCP5.4TCP与UDP的比较习题应掌握的内容：1、TCP协议格式的主要字段及其含义和功能2、连接的建立与关闭的过程3、滑动窗口协议是如何进行流量控制的4、TCP超时重发的原理5.1端到端通信和端口号5.1.1端到端通信在互联网中，任何两台通信的主机之间，从源端到目标端的信道都是由一段一段的点到点通信线路组成的(一个局域网中两台主机通信时只有一段点到点的线路)。如图5-1所示。图5-1传输层端到端通信这种直接相连的节点之间对等实体（源节点

2、的IP层和目标节点的IP层）的通信叫点到点通信。端到端通信是建立在点到点通信基础之上的，它是比网络互联层通信更高一级的通信方式，完成应用程序(进程)之间的通信。端到端的通信是由传输层来实现的。5.1.2传输层端口的概念为了识别传输层之上不同的网络通信程序(进程)，传输层引入了端口的概念。在一台主机上，要进行网络通信的进程首先要向系统提出动态申请，由系统(操作系统内核)返回一个本地惟一的端口号，进程再通过系统调用把自己和这个特定的端口联系在一起，这个过程叫绑定(Binding)。这样，每个要通信的进程都与一个端口号对应，传输层就可以使用其

3、报文头中的端口号，把收到的数据送到不同的应用程序，如图5-2所示。图5-2传输层端到端通信在TCP/IP协议中，传输层使用的端口号用一个16位的二进制数表示。因此，在传输层如果使用TCP协议进行进程通信，则可用的端口号共有216个。由于UDP也是传输层一个独立于TCP的协议，因此使用UDP协议时也有216个不同的端口。客户端在提出请求时一定要先知道对方的端口号，为此，TCP/IP协议在进行设计时就把服务器上守候进程的端口号进行了静态分配。一些常用服务的TCP和UDP的众所周知端口号见表5-1和表5-2。表5-1常用的众所周知的TCP端口

4、号表5-2常用的众所周知的UDP端口号5.2用户数据报协议UDPUDP(UserDatagramProtocol)：与网络层相邻的上一层常用的一个非常简单的协议，主要功能是在IP层之上提供协议端口功能，以标识源主机和目标主机上的通信进程。无连接、不可靠的协议。5.2.1UDP数据报的封装及其格式UDP协议在工作时是建立在IP协议之上的，UDP从进程的缓冲区接收进程每一次产生的输出，对每次输出都生成一个UDP数据报，然后把生成的UDP数据报直接封装在IP数据报中进行传输如图5-3所示。图5-3UDP数据报的封装被封装在IP中的UDP数据报

5、通过网络传输到目标主机的IP层后，由目标主机的UDP层根据目标端口号送到接收该数据的相应进程。UDP数据报的格式如图5-4所示。图5-4UDP数据报格式5.2.2UDP校验和的计算方法UDP头部的校验和是一个用16位二进制表示的错误检查字段，它是一个可选项。UDP校验和的计算除了包含UDP头部和UDP数据区外，还包含了一个12个字节长的伪头部。顾名思义，这个伪头部并不是UDP的真正组成部分，它只是为了UDP在进行差错检查时可以把更多的信息包含进去而人为加上的。伪头部的格式如图5-5所示。图5-5UDP伪头部格式伪头部包含IP头部的一些字

6、段，填充域全填0，目的是使伪头部为16位二进制数的整数倍，这是计算校验和时所需要的。协议字段的值为17(表示为UDP协议)，UDP长度为UDP数据报的总长(当然不能包括虚构的伪头部)。源端在发送UDP数据报时，使用构造的UDP伪头部和UDP数据报计算出校验和(校验和计算方法与IP头部校验和的计算方法相同)，然后填入UDP头部。5.2.3UDP协议的特点从UDP协议的数据报格式可以看出，UDP对数据的封装非常简单，主要是增加了端口号与校验和，然后就可以直接通过IP层进行传输了，因此它具有以下特点：(1)UDP是一种无连接、不可靠的数据报传

7、输服务协议。(2)UDP对数据传输过程中惟一的可靠保证措施是进行差错校验，如果发生差错，则只是简单地抛弃该数据报。(3)如果目标端收到的UDP数据报中的目标端口号不能与当前已使用的某端口号匹配，则将该数据报抛弃，并发送目标端口不可达的ICMP差错报文。(4)UDP协议在设计时的简单性，是为了保证UDP在工作时的高效性和低延时性。因此，在服务质量较高的网络中(如局域网)，UDP可以高效地工作。(5)UDP常用于传输延时小，对可靠性要求不高，有少量数据要进行传输的情况，如DNS(域名服务)、TFTP(简单文件传输)等。5.3传输控制协议TC

8、P5.3.1TCP报文段格式TCP报文段(常称为段)与UDP数据报一样也是封装在IP中进行传输的，只是IP报文的数据区为TCP报文段。TCP报文段的格式如图5-6所示。图5-6TCP报文段的格式TCP首部2