教学重点和难点： 端口和套接字 TCP报文的格式及其字段的含义 TCP连接建立和拆除的过程 TCP可靠数据传输技术 TCP流量控制和拥塞控制
TCP重发机制 UDP报文格式 常用的TCP/IP应用用程序第8章 TCP/UDP协议 8.1 TCP/IP 的传输层 8.1.
1 传输层协议 TCP/IP的传输层的协议提供传输控制协议（TCP）用户数据报协议（UDP）UDP提供无连接的服务，UDP在传送数
据之前不需要建立连接。TCP则提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP不提供广播或多播服
务。 8.1 TCP/IP 的传输层 8.1.2 端口和套接字 传输层协议实现应用进程间端到端的通信。计算机中的不同进
程可能同时进行通信，这时它们会用端口号进行区别，通过网络地址和端口号的组合达到惟一标识的目的，即套接字（Socket）。TCP和U
DP都使用端口和套接字。套接字是IP地址加上一个端口。8.1 TCP/IP 的传输层 发送套接字＝源IP地址＋源端口号 接收套接
字＝目的IP地址＋目的端口号 每个端口都拥有一个叫端口号的整数描述符，用来标识不同的端口或进程。 8.1 TCP/IP
的传输层 应用层与传输层之间的接口这种端口号一般都小于1024。它们基本上都被分配给了已知的应用协议。 这些端口由于已经有了固定
的使用者，不能被动态地分配给其他应用程序。 8.1 TCP/IP 的传输层 (1) 保留端口 8.1 TCP/IP 的
传输层 TCP协议和UDP协议的一些常用保留端口这种端口的端口号一般都大于1024。这一类的端口没有固定的使用者，它们可以被动态地
分配给应用程序使用。也就是说，在使用应用软件访问网络的时候，应用软件可以向系统申请一个大于1024的端口号临时代表这个软件与传输层
交换数据，并且使用这个临时的端口与网络上的其他主机通信。 netstat命令查看端口使用情况 8.1 TCP/IP 的传输
层 (2) 动态分配的端口某些软件厂商通过使用注册端口，使它的特定软件享有固定的端口号，而不用向系统申请动态分配的端口号。一般，这
些特定的软件要使用注册端口，其厂商必须向端口的管理机构注册。大多数注册端口的端口号大于1024。TCP协议和UDP协议都允许16位
的端口值，分别能够提供65536个端口。不论端口号大于还是小于1024，以上三种端口都分别属于TCP协议和UDP协议。当然，也有些
协议的端口既属于TCP协议也属于UDP协议。 8.1 TCP/IP 的传输层 (3) 注册端口8.1 TCP/IP 的传输层
端口概念示意图TCP的协议数据单元被称为报文段（Segment），TCP通过报文段的交互来建立连接、传输数据、发出确认、进行差错
控制、流量控制及关闭连接。报文段分为两部分，即报文段头和数据，所谓报文段头就是TCP为了实现端到端可靠传输所加上的控制信息，而数据
则是指由高层即应用层来的数据。 8.2 传输控制协议TCP 15.2.1 TCP报文段的格式 8.2 传输控制协议TCP T
CP报文段的首部源端口和目的端口字段：各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。
8.2 传输控制协议TCP 比特0481692431序号字段：占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个
序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。 8.2 传输控制协议TCP 确认号字段：占 4 字节，是期望收
到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。 8.2 传输控制协议TCP 数据偏移：占 4 bit，它指出 TCP 报文段的数
据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位不是字节而是 32 bit 字（4 字节为计算单位）。 8.2 传
输控制协议TCP 保留字段：占 6 bit，保留为今后使用，但目前应置为 0。 8.2 传输控制协议TCP 紧急比特 URG ：当
URG ? 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。 8.2 传输控制
协议TCP 确认比特 ACK ：只有当 ACK ? 1 时确认号字段才有效。当 ACK ? 0 时，确认号无效。 8.2 传输控制
协议TCP 推送比特 PSH (PuSH) ：接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整
个缓存都填满了后再向上交付。 8.2 传输控制协议TCP 复位比特 RST (ReSeT) ：当 RST ? 1 时，表明 TC
P 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。 8.2 传输控制协议TCP 同步比特
SYN ：同步比特 SYN 置为 1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。 8.2 传输控制协议TCP 终止比特 FIN (FI
Nal) ：用来释放一个连接。当FIN ? 1 时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。 8.2 传输控制协
议TCP 窗口字段：占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的
接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。8.2 传输控制协议TCP 检验和：占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首
部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。8.2 传输控制协议TCP 紧急指针字段：占
16 bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。 8.2 传输控制协议TCP 选项字段 ：长度可变。TC
P 只规定了一种选项，即最大报文段长度 MSS (Maximum Segment Size)。MSS 告诉对方 TCP：“我的缓存
所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。” MSS 是 TCP 报文段中的数据字段的最大长度。数据字段加上 TCP
首部才等于整个的 TCP 报文段。MSS的选择较小，网络的利用率就降低。选择较大，TCP报文段太长，则IP层传输时就有可能分解成
多个短数据报片，传输时开销增大。MSS（TCP报文段数据部分大小）默认值是536字节。TCP报文段是536+20字节。8.2 传输
控制协议TCP TCP将所要传送的整个报文（这可能包括许多个报文段）看成是一个个字节组成的数据流，然后对每一个数据流编一个序号。在
连接建立时，双方要商定初始序号。TCP就将每一次所传送的报文段中的第一个数据字节的序号，放在 TCP首部的序号字段中。 TCP的确
认是对接收到的数据的最高序号（即收到的数据流中的最后一个序号）表示确认。但返回的确认序号是已收到的数据的最高序号加1。也就是说，确
认序号表示期望下次收到的第一个数据字节的序号。 8.2 传输控制协议TCP 15.2.2 序号与确认 TCP连接包括建立连接
、数据传输和拆除连接三个过程。TCP通过TCP端口提供连接服务，最后通过连接服务来接收和发送数据。TCP连接的申请、打开和关闭必须
遵守TCP协议的规定。TCP使用三次握手协议来建立连接。连接可以由任何一方发起，也可以由双方同时发起。一旦一台主机上的TCP软件已
经主动发起连接请求，运行在另一台主机上的TCP软件就被动地等待握手。 8.2 传输控制协议TCP 15.2.3 TCP连接的
建立和拆除 8.2 传输控制协议TCP 主机A主机B连接请求SYN=1,seq=x确认确认SYN=1,ACk=1,seq=y，AC
K＝x+1ACK=1,seq=x+1，ACK＝y+1三次握手建立TCP连接8.2 传输控制协议TCP 发送4个数据段的过程8.2
传输控制协议TCP 主机B应用进程释放连接应用进程释放连接TCP连接释放的过程 8.2 传输控制协议TCP 8.2.4 TC
P可靠数据传输技术 TCP协议采用了许多与数据链路层类似的机制来保证可靠的数据传输，如采用序列号、确认、滑动窗口协议等。
TCP协议的目的是为了实现端到端结点之间的可靠数据传输，而数据链路层协议则为了实现相邻结点之间的可靠数据传输。 1. 流量控制
8.2 传输控制协议TCP 8.2.5 TCP流量控制与拥塞控制 TCP采用大小可变的滑动窗口机制实现流量控制功能。主机A主机B主
机A还能发送200字节利用可变滑动窗口进行流量控制SEQ＝1SEQ＝101SEQ＝201ACK＝201，WIN＝300SEQ＝30
1SEQ＝401SEQ＝201ACK＝501，WIN＝200ACK＝601，WIN＝0SEQ＝501丢失！主机A还能发送300字节
允许A再发送300字节（序号201至500）A还能发送200字节（序号301至500）A还能发送100字节（序号401至500）A
超时重发，但不能发送序号500以后的数据允许A再发送200字节（序号501至700）A还能发送100字节（序号601至700）不允
许A再发送，（到序号600的数据都收到了）8.2 传输控制协议TCP 8.2.6 重发机制 TCP每发送一个报文段，就设置
一次定时器。只要定时器设置的重发时间到而还没有收到确认，就要重发这一报文段。大家知道，TCP是在一个互连网的环境下工作。发送的报文
段可能只经过一个高速率的局域网，但也可能是经过多个低速率的广域网。报文段的端到端的时延会相差很多倍。 （1）发送数据之前不需要建立
连接，减少了开销和发送数据之前的时延。（2）UDP不使用拥塞控制，也不保证可靠交付，因此主机不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状
态表。（3）UDP用户数据报只有8个字节的首部。（4）由于UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送效率降低。
8.3 用户数据报协议UDP 8.3.1 UDP概述 应用层协议使用的传输层协议8.3 用户数据报协议UDP 8.3.2
UDP数据报的首部格式 8.3 用户数据报协议UDP 8.3.3 UDP报文的发送和接收 UDP报文也是通过
IP协议来发送和接收的。 在发送数据时，UDP实体构造好UDP报文后，交付给IP协议，IP协议将整个UDP报文封装在IP数据
报中，形成IP数据报发送到网络中。 在接收数据时，UDP实体判断UDP报文的目的端口是否与当前使用的某个端口匹配。若
匹配，则将报文存入接收队列；若不匹配，则向源端发送一个端口不可达的ICMP报文，同时丢弃UDP报文。 Ipconfig命令可以显示
所有当前的 TCP/IP 网络配置值（如IP地址、网关、子网掩码）、刷新动态主机配置协议 (DHCP) 和域名系统 (DNS) 设
置。语法格式为：ipconfig [/all] [/renew[Adapter]] [/release [Adapter]] [/
flushdns] [/displaydns] [/registerdns] [/showclassidAdapter] [/se
tclassidAdapter [ClassID]] 8.4 任务：常用TCP/IP 实用程序的使用 8.4.1 hos
tname命令此程序用于显示当前计算机的名称，即主机名。8.4.2 ipconfig命令 8.4.3 netstat命令 8.
4 任务：常用TCP/IP 实用程序的使用 netstat命令可以显示当前活动的TCP连接、计算机侦听的端口、以太网统计信息、IP
路由表、IPv4统计信息（对于IP、ICMP、TCP和UDP协议）以及IPv6统计信息（对于IPv6）。netstat[-a] [
-e] [-n] [-o] [-p Protocol] [-r] [-s] [Interval]8.4.4 Nbtstat命令 8.4 任务：常用TCP/IP 实用程序的使用 Nbtstat命令可以显示基于 TCP/IP 的 NetBIOS (NetBT) 协议统计资料、本地计算机和远程计算机的 NetBIOS 名称表和 NetBIOS 名称缓存。Nbtstat 可以刷新 NetBIOS 名称缓存和使用 Windows Internet 名称服务 (WINS) 注册的名称。nbtstat[-a RemoteName] [-A IPAddress] [-c] [-n] [-r] [-R] [-RR] [-s] [-S] [Interval] |
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