1、第五章層5.45.5可靠傳輸的工作原理TCP報文段的首部格式1南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊學習目標理解理解停止等待協議理解連續ARQ協議了解TCP報文段的首部格式2南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊5.4.1B停止等待協議A發送 M1AB發送 M1丟棄有差錯的報文確認 M1發送 M2超時重傳 M1確認 M2確認 M1發送 M3發送 M2確認 M3tttt(a) 無差錯情況(b) 超時重傳請注意在發送完一個分組后，必須暫時保留已發送的分組的副本。發送分組和確認分組都必須進行。超時計時器的重傳時間應當比數據在分組傳輸的平均往返時間RTT更長一些。4南理工泰州科技學院計

2、算機科學與技術系 主講：俊確認丟失和確認ABAB發送 M1發送 M1確認 M1確認 M1超時重傳 M1超時重傳 M1發送 M2發送 M2的收下確認tttt但什么也不做(a) 確認丟失(b) 確認丟棄重復的M1重傳確認M1丟棄重復的 M1重傳確認 M1可靠通信的實現使用確認和重傳機制，就可以在不可靠的傳輸網絡上實現可靠的通信。這種可靠傳輸協議常稱為自動重傳請求ARQ (Automatic Repeat reQuest)。ARQ 表明重傳的請求是自動進行的。接收方不需要請求發送方重傳某個出錯的分組 。6南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊信道利用率停止等待協議的優點是簡單，但缺點是信道利

3、用率太低。BttATDRTTTD + RTT + TA7南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊信道的利用率 UTDU (5-3)TDRT TTA8南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊流水線傳輸發送方可連續發送多個分組，不必每發完一個分組就停頓下來等待對方的確認。由于信道上一直有數據不間斷地傳送，這種傳輸方式可獲得很高的信道利用率。tBtA9南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊5.4.2連續 ARQ 協議發送窗(a) 發送方維持發送窗發送窗（發送窗 是 5）向前(b) 收到一個確認后發送窗向前滑動10南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊口1234567891

4、01112口口口123456789101112口連續ARQ采用累積確認接收方一般采用累積確認的方式。即不必對收到的分組逐個發送確認，而是對按序到達的最后一個分組發送確 認，表示：到這個分組為止的所有分組都已正確收到了。優點是：容易實現，即使確認丟失也不必重傳。缺點是：不能向發送方反映出接收方已經正確的收到所有分組的信息。11南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊連續ARQ采用Go-back-N如果發送方發送了前 5 個分組，而中間的第 3 個分組丟失了。這時接收方只能對前兩個分組發出確認。發送方無法知道后面三個分組的下落，而只好把后面的三個分組都再重傳一次。這就叫做 Go-back-N

5、（傳已發送過的 N 個分組。退 N），表示需要再退來重可見當通信線路質量不好時，連續 ARQ 協議會帶來負面的影響。12南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊回回TCP 可靠通信的具體實現TCP 連接的每一端都必須設有兩個窗：一個發送窗和一個接收窗。TCP 的可靠傳輸機制用字節的序號進行控制，TCP 所有的確認也都是基于序號。TCP 兩端的個窗經常處于動態變化之中。TCP連接的往返時間 RTT 也不是固定不變的，需要使用特定的算法估算較為合理的重傳時間。13南理工泰州科技學院計算機科學與技術系 主講：俊口四口口口32 位16位08243120 字節的固定首部TCP 報文段發送TCP 首

6、部TCP 數據部分IP 首部IP 數據部分TCP首部目 的 端序 號確 認 號數據偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗檢 驗 和緊 急 指 針選 項 （長 度 可 變）填 充口口5.5 TCP 報文段的首部格式位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部U A P R S F R C S S Y I G K H T NN數據偏移窗口保留檢驗和緊急指針選）項（長 度 可變填充源端口和目的端口字段各占 2 字節。端口是層與應用層的服務接口，實現了層的復用和分用。位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F

7、數據偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充序號字段占 4 字節。TCP 連接傳送的數據流中的每一個字節都編上一個序號。序號字段的值是指本報文段中數據的第一個字節的序號。位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F數據偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充確認號字段占 4 字節，是期望收到對方的下一個報文段的數據的第一個字節的序號。位 0816243120字節固定首部數據偏移（即首部長度）占 4 位，它TCP 報文段的數據起始處距離 TCP 報文段的起始處有多遠。

8、“數據偏移”是32 位字（以 4 字節為計算）。TCP首部目 的 端 口序 號確 認 號數據偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗 和緊 急 指 針選 項 （長 度 可 變）填 充位 0816243120字節固定首部保留字段占 6 位，保留為今后使用，目前應置為 0。TCP首部目 的 端 口序 號確 認 號數據偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗 和緊 急 指 針選 項 （長 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F數據偏移窗口保留RC SS Y

9、IG K HTN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充緊急 URG 當 URG 1 時，表明緊急指針字段有效。它告訴系統此報文段中有緊急數據，應盡快傳送(相當于高優先級的數據)。位 0816243120字節固定首部確認 ACK 只有當 ACK 1 時，確認號字段才有效。當 ACK 0 時，確認號無效。TCP首部目 的 端 口序 號確 認 號數據偏移保 留U AR CG KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗 和緊 急 指 針選 項 （長 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F數據偏移窗口保留RC SS YIG

10、K HTN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充推送 PSH (PuSH) 接收 TCP 收到 PSH = 1 的報文段，就盡快地交付接收應用進程，而不再等到整個緩存都填滿了再向上交付。位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA P R S F數據偏移窗口保留RC S S YIG K H TN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充復位 RST (ReSeT) 當 RST 1 時，表明 TCP 連接中出現嚴重差錯（如主機等原因），必須連接，然后再重新建立連接。位 0816243120字節固定首部同步 SYN 同步 SYN = 1 ，表示這是接接受報文。接請求

11、或連TCP首部目 的 端 口序 號確 認 號數據偏移保 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗 和緊 急 指 針選 項 （長 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F數據偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充接。FIN 1 表明此報終止 FIN (FINis) 用來文段的發送端的數據已發送完畢，并要求連接。位 0816243120字節固定首部窗口字段 占 2 字節，用來讓對方設置發送窗口的依據，為字節。TCP首部目 的 端 口序 號確 認 號數據偏移保

12、 留U R GA C KP S HR S TS Y NF I N窗 口檢 驗 和緊 急 指 針選 項 （長 度 可 變）填 充位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F數據偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗和緊急指針選項（長 度 可 變）填充 占 2檢驗和字節。檢驗和字段檢驗的范圍包括首部和數據這兩部分。在計算檢驗和時，要在 TCP加上 12 字節的偽首部。報文段的前面位 08162431目的端口序號20字節固定首部確認號TCP首部UA PR S F數據偏移窗口保留RC SS YIG K HTN N檢驗和緊急指針選 項（長 度 可 變）填

13、充緊急指針字段 占 16 位，在本報文段中緊急數據共有多少個字節（緊急數據放在本報文段數據的最前面）。MSS (um Segment Size)是 TCP 報文段中的數據字段的最大長度。TCP 報文段 = TCP首部 + 數據字段選項（長 度 可 變）填充選項字段 長度可變。TCP 最初只規定了一種選項，即最大報文段長度 MSS。MSS 告訴對方 TCP：“緩存所能接收的報文段的數據字段的最大長度是 MSS 個字節。”其他選項窗口擴大選項 占 3 字節，其中有一個字節表示移位值 S。新的窗值等于TCP 首部中的窗口位數增大到(16 + S)，相當于把窗值向左移動 S 位后獲得實際的窗大小。時間戳選項占10 字節，其中最主要的字段是時間戳值字段（4 字節）和時間戳