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1、该书下载自-书部落-分享计算机经典巨著！ -!仅供试看 八_China叽伉如下载第17章 TCP :传输控制协议17.1弓|言本章将介绍T CP为应用层提供的服务，以及 T CP首部中的各个字段。随后的几章我们在了 解TCP的工作过程中将对这些字段作详细介绍。对T CP的介绍将由本章开始，并一直包括随后的7章。第18章描述如何建立和终止一个TCP连接，第19和第20章将了解正常的数据传输过程，包括交互使用（远程登录）和批量数 据传送（文件传输）。第21章提供TCP超时及重传的技术细节，第 22和第23章将介绍两种其他 的定时器。最后，第24章概述TCP新的特性以及TCP的性能。17.2 TCP
2、的服务尽管T CP和U DP都使用相同的网络层（IP）, T CP却向应用层提供与UDP完全不同的服务。 TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用 T CP的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据 之前必须先建立一个 T CP连接。这一过程与打电话很相似，先拨号振铃，等待对方摘机说 “喂”，然后才说明是谁。在第18章我们将看到一个T CP连接是如何建立的，以及当一方通信 结束后如何断开连接。在一个T CP连接中，仅有两方进行彼此通信。在第 12章介绍的广播和多播不能用于 T CP。TCP通过下列方式来提供可靠性：?应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块
3、。这和 UDP完全不同，应用程序产生的 数据报长度将保持不变。由 TCP传递给I P的信息单位称为报文段或段（segment）（参见 图1-7）。在18.4节我们将看到TCP如何确定报文段的长度。?当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能 及时收到一个确认，将重发这个报文段。在第21章我们将了解TCP协议中自适应的超时及重传策略。?当TCP收到发自T CP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送， 通常将推迟几分之一秒，这将在 19.3节讨论。? TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输 过程中的任何变
4、化。如果收到段的检验和有差错，T CP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发端超时并重发）。?既然TCP报文段作为I P数据报来传输，而I P数据报的到达可能会失序，因此 TCP报文段 的到达也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。?既然IP数据报会发生重复，T CP的接收端必须丢弃重复的数据。? TCP还能提供流量控制。T CP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。T CP的接收端只伽恫9呱下载第17章TCP:传输控制协议 使用 171允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲 区溢出。两个应用程序通
5、过TCP连接交换8 bit字节构成的字节流。TCP不在字节流中插入记录标识 符。我们将这称为字节流服务(byte stream service )。如果一方的应用程序先传10字节，又传 20字节，再传50字节，连接的另一方将无法了解发方每次发送了多少字节。收方可以分4次接收这80个字节，每次接收2 0字节。一端将字节流放到 TCP连接上，同样的字节流将出现在 T CP连接的另一端。另外，T CP对字节流的内容不作任何解释。TCP不知道传输的数据字节流是二进制数据，还是A SCII字符、EBCDIC字符或者其他类型数据。对字节流的解释由T CP连接双方的应用层解释。这种对字节流的处理方式与 Un
6、 ix操作系统对文件的处理方式很相似。 Unix的内核 对一个应用读或写的内容不作任何解释，而是交给应用程序处理。对 Un ix的内核来说， 它无法区分一个二进制文件与一个文本文件。17.3 TCP的首部TCP数据被封装在一个IP数据报中，如图17-1所示。* IP数据报 一TCP报文段IP首部TCP首部TCP数据20字节20字节图17-1 TCP数据在IP数据报中的封装图17-2显示T CP首部的数据格式。如果不计任选字段，它通常是20个字节。Q 15 M_16位源端口号16位目的端口号32位序号32位确认序号GACK|Ia R3 Si Ts YIN4位度部 保留(6位)16位窗口大小16位
7、检验和16位紧急指针T选项7数据图17-2 TCP包首部172使用tcp/ip详解，卷1：协议下载每个T CP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I P地址和目的端I P地址唯一确定一个TCP连接。有时，一个I P地址和一个端口号也称为一个插口（socket）。这个术语出现在最早的 T CP规范（RFC793）中，后来它也作为表示伯克利版的编程接口（参见1.15节）。插口对（socketpair）（包含客户IP地址、客户端口号、服务器I P地址和服务器端口号的四元组 ）可唯一确定互 联网络中每个TCP连接的双方。序号用来标识从TCP发端向T
8、CP收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一 个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32 bit的无符号数，序号到达232- 1后又从0开始。当建立一个新的连接时，SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序 号ISN （Initial Sequenee Number ）。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个I SN加1，因为SYN标志消耗了一个序号（将在下章详细介绍如何建立和终止连接，届时我们将看到FIN标志也要占用一个序号）。既然每个传输的字节都被计数，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此
9、，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。只有A CK标志（下面介绍）为1时确认序号字段才有效。发送A CK无需任何代价，因为32 bit的确认序号字段和A CK标志一样，总是TCP首部的一 部分。因此，我们看到一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置，A CK标志也总是被设置为1。T CP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连 接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。TCP可以表述为一个没有选择确认或否认的滑动窗口协议（滑动窗口协议用于数据传输 将在20.3节介绍）。我们说TCP缺少选择确认是因为T CP首部中的确认序号表示发方已成功收 到字节，但
10、还不包含确认序号所指的字节。当前还无法对数据流中选定的部分进行确认。例 如，如果11024字节已经成功收到，下一报文段中包含序号从20493072的字节，收端并不能确认这个新的报文段。它所能做的就是发回一个确认序号为1025的A CK。它也无法对一个报文段进行否认。例如，如果收到包含10252048字节的报文段，但它的检验和错，TCP接收端所能做的就是发回一个确认序号为1025的A CK。在21.7节我们将看到重复的确认如何帮助确定分组已经丢失。首部长度给出首部中32 bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个 字段占4 bit，因此TCP最多有60字节的首部。然而，没有任选
11、字段，正常的长度是20字节。在T CP首部中有6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1。我们在这儿简单介绍它们的用法，在随后的章节中有更详细的介绍。URG紧急指针（urge nt poi nter）有效（见 20.8 节）。A CK确认序号有效。PSH接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。RST重建连接。SYN同步序号用来发起一个连接。这个标志和下一个标志将在第 18章介绍。FIN发端完成发送任务。下载第17章TCP:传输控制协议 使用 173TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，起始 于确认序号字段指明的值，这个值是接收端正期望接收的字节。窗口大小是一个
12、16 bit字段,因而窗口大小最大为65535字节。在24.4节我们将看到新的窗口刻度选项，它允许这个值按比 例变化以提供更大的窗口。检验和覆盖了整个的T CP报文段：T CP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段，一定是 由发端计算和存储，并由收端进行验证。T CP检验和的计算和UDP检验和的计算相似，使用如11.3节所述的一个伪首部。只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值 相加表示紧急数据最后一个字节的序号。T C P的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。我们将在20.8节介绍它。最常见的可选字段是最长报文大小，又称为MSS (Maxi
13、mum Segme nt Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段(为建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。我们将在18.4节更详细地介绍M SS选项，TCP的其他选项中的一些将在第24章中介绍。从图17-2中我们注意到TCP报文段中的数据部分是可选的。我们将在18章中看到在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有TCP首部。如果一方没有数据要发送，也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超时的许多情况中，也会发送不带任何 数据的报文段。17.4 小结TCP提供了一种可靠的面向连接的字节流运输层服务。我们简单地介绍了T
14、 CP首部中的各个字段，并在随后的几章里详细讨论它们。TCP将用户数据打包构成报文段；它发送数据后启动一个定时器；另一端对收到的数据 进行确认，对失序的数据重新排序，丢弃重复数据；T CP提供端到端的流量控制，并计算和验证一个强制性的端到端检验和。许多流行的应用程序如 TeInet、Rlogin、FTP和SMTP都使用T CP。习题17.1我们已经介绍了以下几种分组格式：I P、ICMP、I GMP、UDP和T CP。每一种格式的首部中均包含一个检验和。对每种分组，说明检验和包括I P数据报中的哪些部分，以及该检验和是强制的还是可选的。17.2为什么我们已经讨论的所有In ternet协议(IP, ICMP, IGMP, UDP, TCP )收到有检验和错 的分组都仅作丢弃处理？17.3 T CP提供了一种字节流服务，而收发双方都不保持记录的边界。应用程序如何提供它们 自己的记录标识？17.4为什么在T CP首部的开始便是源和目的的端口号？17.5为什么TCP首部有一个首部长度字段而 UDP首部(图11-2)中却没有？
