第12章 传输层协议与应用.PPT

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1、Page 1/33,第8-11章内容回顾,IP地址分类子网划分网络层协议ICMPARP与RARP静态路由与默认路由原理与配置适用的环境RIP路由协议工作原理路由表的形成与维护、度量值、水平分割RIP v1与v2的配置,传输层协议与应用,第12章,Page 3/33,本章目标,掌握TCP的封装和工作原理 掌握UDP的封装和工作原理 了解常用的TCP和UDP端口号 对TCP和UDP首部能够进行分析,Page 4/33,本章结构,传输层,提供端到端的连接,拥塞控制,TCP的连接与断开,TCP封装格式,UDP封装格式,传输层的作用,UDP工作原理,TCP工作原理,流量控制,差错控制,计时器,TCP的应

2、用,UDP的应用,Page 5/33,传输层的作用,IP层提供点到点的连接传输层提供端到端的连接,IP层：找到了这台主机！,传输层：找到了应用进程,Page 6/33,传输层的协议,TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议可靠的、面向连接的协议传输效率低UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议不可靠的、无连接的服务传输效率高,Page 7/33,TCP的工作原理,TCP的封装格式连接与断开流量控制拥塞控制差错控制计时器,Page 8/33,TCP的封装格式,0,15,16,31,发送TCP进程对应的端口号,目标端接收进程的端口

3、号,0 232-1范围内，数据段标记，用于到目的端对到达包的重组,0 232-1范围内，对发送端的确认信息，告诉发送端这个序号之前的数据段都收到了,紧急指针有效位，与16位紧急指针配合使用,确认序列号有效位，表明该数据包包含确认信息,为1时，请求重新建立TCP连接,为1时，请求建立连接,为1时，数据发送完毕，请求断开连接,滑动窗口的大小，指明本地可接收数据的字节数,通知接收端立即将数据提交给用户进程，不在缓存中停留，等待更多的数据,Page 9/33,TCP的连接三次握手,发送 SYN，请求建立连接(seq=100 ctl=SYN),Host A,Host B,发送 SYN、ACK(seq=3

4、00 ack101 ctl=SYN、ACK),发送ACK(seq=101 ack301ctl=ACK),Page 10/33,TCP的四次断开,发送 FIN,请求断开连接(seq=101,ack=301,ctl=FIN，ACK),Host A,Host B,发送 ACK(seq=301,ack=102ctl=ACK),发送ACK(seq=102,ack=302 ctl=ACK),Seq100,Seq300,Ack101,发送 FIN,请求断开连接(seq=301,ack=102 ctl=FIN，ACK),Page 11/33,TCP的流控机制滑动窗口,Host A,Host B,Ack=301

5、,win=3,Seq=300,ack=101,win=3,Seq=100,win=3,Ack=104,win=1,Seq=101,win=3,Seq=102,win=3,Seq=103,win=3,Seq=104,win=3,0,3,接收方的缓冲区,0,1,3,2,发送窗口大小为3,通报窗口大小为1,缓冲区满,应用程序读取了1个数据段,实际发送窗口大小变为1,通报窗口大小为3,Page 12/33,TCP的流控机制拥塞控制21,Win10,Win10,Cwnd=5,Win10,传输时窗口大小为10,中间链路带宽比较窄，传输时窗口大小根据拥塞窗口（记为cwnd）的大小变为5,Win10,Page

6、 13/33,TCP的流控机制拥塞控制22,Host A,Host B,Ack=301,win=3,Seq=300,ack=101,win=3,Seq=100,win=3,Ack=102,win=3,Seq=101,win=3,Seq=102,win=3,Seq=103,win=3,Seq=102,win=3,通报窗口大小为3，但因为中间链路拥塞，丢包，只接收到102一个确认,重传102，实际传输的窗口大小减小,Page 14/33,TCP的差错控制,TCP差错控制的3种方式校验和确认受损伤的数据段丢失的数据段重复的数据段失序的数据段确认的丢失超时,收到请确认,Page 15/33,TCP的计

7、时器41,重传计时器为了控制丢失的数据段,Host A,Host B,开启重传计时器，等待确认,Ack,撤消重传计时器，再发送其他数据,A在重传计时器超时之前接收到ack,A在重传计时器超时之前没有接收到ack,重传数据，并将重传计时器复位,Page 16/33,TCP的计时器42,坚持计时器为了防止零窗口死锁,Host A,Host B,Ack win=0,A在坚持计时器超时之前接收到通知窗口大小的ack,A在坚持计时器超时之前没有接收到通知窗口大小的ack,收到win=0的确认，等待对方发送确认来通知窗口的大小，并启动坚持计时器,Ack win=3,发送后续数据,发送探测数据段，提醒接收端

8、确认已丢失，如果没有坚持计时器和探测数据段，ack丢失时，双方将会进入等待死锁的状态,Ack win=3,丢失,Page 17/33,TCP的计时器43,保活计时器防止两个TCP之间的连接长时间的空闲,Host A,Server在保活计时器超时前，没有收到客户端发来的数据,发送探测数据段，如果发送了10个探测数据段，还没有响应，则断开连接,建立了TCP连接，开启保活计时器,server,Page 18/33,TCP的计时器44,时间等待计时器连接终止期间使用的在发送了最后一个ACK后，不立即关闭连接，而是等待一段时间，保证能接收到重复的FIN数据段。,Host A,Host B,FIN,ACK

9、,FIN,ACK,丢失,如果A立即关闭，而ACK又丢失了。B会再发送FIN，但是A已经断开了连接，不会发送ACK,A发送了最后一个ACK后，不立即关闭连接，等时间等待计时器超时后再关闭,Page 19/33,TCP的应用,Page 20/33,阶段总结,TCP的封装格式 TCP的连接与断开 流控机制 拥塞控制 差错控制 计时器,Page 21/33,阶段练习,在TCP中如何防止数据段的丢失？如果接收方的缓存已经满了，接收方会向发送发发送什么样的确认信息？发送方收到后会怎么处理？,Page 22/33,UDP的封装格式,发送端的UDP进程端口号,接收端的UDP进程端口号,包含数据的长度，可以算出

10、数据的结束位置,UDP的差错控制（可选）,0,15,16,31,Page 23/33,UDP的使用,DNS服务器支持TCP和UDP两种协议的查询方式，而且端口都是53。大多数的查询都是UDP查询的，一般需要TCP查询的有两种情况：当查询数据较大以至于产生了数据分段，这时，需要利用TCP的分片能力来进行数据传输。当主（master）服务器和辅（slave）服务器之间数据同步通信的时候。,Page 24/33,UDP的流控和差错控制,UDP没有流控机制UDP只有校验和来提供差错控制需要上层协议来提供差错控制：例如TFTP协议,Host A,Host B,DATA(512字节）,ACK,DATA(5

11、12字节）,TFTP协议提供分块传输、分块确认的机制，保证数据传输的可靠性,Page 25/33,TCP/IP协议栈,FTP,IP,TFTP,UDP,TCP,Telnet,SMTP,HTTP,应用层,传输层,网络层,会话层,表示层,数据链路层,Ethernet,PPP,Frame Relay,根据链路类型选择不同的协议，对上层透明,根据协议号选择应该提交给TCP还是UDP,根据端口号提交给相应的应用程序,Page 26/33,抓包分析实例拓朴结构,一种协议分析工具软件，可以捕获网络中的数据包,Page 27/33,抓包分析实例软件使用21,添加过滤开始抓包,设置需要查看的主机的IP地址；,应用

12、配置的过滤,Page 28/33,抓包分析实例软件使用22,添加过滤开始抓包打开网页关闭网页结束抓包,Page 29/33,抓包分析实例TCP连接建立,序列号:Initial sequence number=3042697805,SYN=1,序列号:Initial sequence number=1093837408,确认号:Acknowledgment number=3042697806,ACK1,SYN1,序列号:Sequence number=3042697806,确认号:1093837409,ACK1,Page 30/33,抓包分析实例断开连接,FIN1,ACK1,ACK1,FIN1,

13、ACK1,Page 31/33,本章总结,传输层,提供端到端的连接,拥塞控制,TCP的连接与断开,TCP封装格式,UDP封装格式,传输层的作用,UDP工作原理,TCP工作原理,流量控制,差错控制,计时器,TCP的应用,UDP的应用,可靠的传输层协议,源端口号目标端口号32位序列号32位确认号首部长度标志位SYN、ACK、FIN16位窗口大小,不可靠的传输层协议,源端口号目标端口号16位UDP长度,Page 32/33,实验,任务1 使用Sniffer分析TCP包格式,Page 33/33,完成标准,能够熟练使用抓包工具软件sniffer 能够根据所学知识分析TCP包头 查看TCP连接建立的过程与连接断开的过程,192.168.1.1,192.168.1.X,