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本投影片檔案僅供本書上課 教師 使用 , 非經 作者 同意請勿拷貝或轉載,謝謝。 教學單位若需教材上網,請洽旗標業務取得另一 Web 版,以免觸法,謝謝‧. 大綱. 簡介 埠編號 UDP TCP 序列號碼 緩衝區與滑動訊窗 TCP 標頭欄位定義與實例解析 TCP 連線的啟動與結束 TCP 協定選擇項. 簡介. 傳輸層介於網路層與會議層之間 傳輸層協定標頭位於網路層協定標頭後 TCP/IP 協定架構下 TCP Transmission Control Protocol; 傳輸控制協定 UDP

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slide1

本投影片檔案僅供本書上課教師使用,非經作者同意請勿拷貝或轉載,謝謝。本投影片檔案僅供本書上課教師使用,非經作者同意請勿拷貝或轉載,謝謝。

教學單位若需教材上網,請洽旗標業務取得另一Web版,以免觸法,謝謝‧

slide2
大綱
  • 簡介
  • 埠編號
  • UDP
  • TCP
    • 序列號碼
    • 緩衝區與滑動訊窗
    • TCP標頭欄位定義與實例解析
    • TCP連線的啟動與結束
  • TCP協定選擇項
slide3
簡介
  • 傳輸層介於網路層與會議層之間
  • 傳輸層協定標頭位於網路層協定標頭後
  • TCP/IP協定架構下
    • TCP
      • Transmission Control Protocol;傳輸控制協定
    • UDP
      • User Datagram Protocol;使用者資料報協定
tcp udp
TCP與UDP
  • Examples:
    • TCP: FTP、Telnet、SMTP、POP3等
    • UDP:音視訊資料的傳輸、DNS、SNMP、NFS、BOOTP
port number1
埠編號 (Port Number)
  • 傳輸層的定址工作
  • 在網路層定址之外,定義一個參數做為相同節點間不同通訊服務的辨識
slide8
埠編號
  • 佔16位元
  • 埠編號由ICANN的IANA所管轄
    • Internet Corporation for Assigned Names and Numbers
    • 網際網路名稱與數字位址分配機構
  • 分為三種類型
    • 公認埠:公共、常用服務應用程式
    • 註冊埠:一般應用服務程式向IANA註冊後使用
    • 動態埠:不被註冊佔用,提供自由運用
client
客戶端 (Client) 埠編號
  • IANA規範的埠編號是針對伺服端 (Server)
  • 客戶端埠編號與伺服端埠編號的設定分開
    • 相互不衝突
    • 隨機產生
    • 常設在1,024 ~ 4,096
slide12
UDP 協定
  • 一種非可靠性的傳輸模式
  • 不會檢測是否已經成功地將資料傳送給對方
  • UDP標頭
  • UDP訊息長度 : 以位元組為單位
  • 記錄UDP標頭及其所屬資料的總合長度
checksum
Checksum值運算
  • 標頭、資料、虛擬標頭 (Pseudo Header)
  • Checksum:16個位元為單位,運用1補數演算法執行加總後,再求1的補數
  • 虛擬標頭
  • 對網路層再次檢測,也破壞各層級各自負責的原則,是好是壞:見仁見智
slide16
TCP 協定
  • 高可靠度的資料傳輸
  • 比UDP複雜的標頭格式與定義
    • 提供豐富的通訊控制功能
  • 詳細對TCP標頭各欄位定義說明之前
    • TCP協定序列號碼 (Sequence Number)
    • 滑動視窗 (Sliding Window)
slide17
序列號碼
  • 用以記錄傳送資料過程的累積序號
  • 隨傳送完成的位元組數進行循環累加
  • 最初 TCP序號累加以「封包數」為累進單位
    • 目前則以「位元組數」為單位
  • 對100Mbps傳輸速率的系統而言,序號的循環累加大約14天才循環一次
    • 因傳輸延遲與等待,實際時程會更長
  • 更快網路架構,序號循環時間會更短
    • > > IP TTL 的255秒
    • 且遇上相同序號的機率也相當微小
slide18
回應號碼欄位
  • 與序列號碼一起運作
  • 告知資料順利收到
  • 象徵期望下次收到對方來信的序列號碼
slide26

滑動訊窗

(Sliding Windows)

slide27
滑動訊窗 (1/2)
  • 緩衝區也稱之為「訊窗」(Windows)
  • 訊窗大小由各項參考參數調整
  • 單位
    • 封包數量:HDLC 、X.25
    • 位元組數:TCP
  • 整體可用的訊窗大小固定
  • 剩餘訊窗容量記錄在標頭Window欄位
slide31
TCP標頭
  • 由於TCP協定的高可靠度傳輸要求
    • TCP標頭比UDP標頭要複雜得多
tcp 1 4
TCP 欄位定義 (1~4)
  • Source Port Number (來源埠編號)
  • Destination Port Number (目的埠編號)
  • Sequence Number (序列號碼)
  • Acknowledgement Number (回應號碼)
  • Example:
    • 140.134.28.206 (簡稱206節點) 與140.134.36.110 (簡稱110節點) 間的傳輸
    • 開始時序號分別為10072715與22385505
206 110 1 6
206節點與110節點 (1/6)
  • 訊息長度49 (107-20-20-18) 位元組
206 110 2 6
206節點與110節點 (2/6)
  • 10072764 = 10072715 + 49
206 110 3 6
206節點與110節點 (3/6)
  • 60位元組資料傳送 (60=118-20-20-18)
206 110 4 6
206節點與110節點 (4/6)
  • 10072824=10072764+60
  • 13 (=71-58) 個位元組資料的傳送
206 110 5 6
206節點與110節點 (5/6)
  • 22385518=22385505+13
206 110 6 6
206節點與110節點 (6/6)
  • 10072861=10072824+37
tcp 5 6
TCP 欄位定義 (5,6)
  • HLEN (Header Length;4位元)
    • 記錄TCP標頭長度
    • 以四個位元組為單位
    • 沒有選擇項,HLEN值為5 => 20位元組
    • 也代表資料從TCP標頭開始位置起算的開端
      • 也稱Data Offset (資料位移) 欄位
  • Reserved (保留位元;4位元)
    • 未使用,四位元,設為0
tcp 7
TCP 欄位定義 (7)
  • 控制旗標欄位 (Control Flag)
    • 用來對TCP封包進行控制
  • CWR (Congestion Window Reduced;擁塞視窗已降低)
  • ECE (ECN Echo;明確擁塞通知回聲)
slide42
控制旗標欄位 (2/3)
  • URG (Urgent;緊急)
    • 1:緊急資料,需立即處理
    • Ex: Crtl-C
    • 位置 : 緊急指標 (Urgent Pointer) 欄位描述
  • ACK (Acknowledgement;回應)
    • 1:帶回應確認訊息
    • 一般的TCP封包,此旗標通常都設為1
  • PSH (Push;推進)
    • 1:直接送往上層應用程式,不經TCP處理,或等待緩衝區完全接收資料後再處理,Ex: Enter
    • 圖9.17~圖9.22,除圖9.18外都以PSH進行
slide43
控制旗標欄位 (3/3)
  • RST (Reset;重設)
    • 1:重新對TCP封包進行設定傳送
  • SYN (Synchronize;同步)
    • 1:進行雙方同步溝通
    • 每次TCP連線建立之初,都必須執行
  • FIN (Final;結束)
    • 1:連線結束訊息
tcp 8 9
TCP 欄位定義 (8-9)
  • Window欄位 : 16個位元
    • 記錄緩衝區剩下的資料空間
    • Example :圖9.17~圖9.22
  • Checksum欄位 : 與UDP類似
    • TCP標頭、資料以及虛擬標頭三部分
    • 以16位元為單位,1補數演算法,再求1的補數
    • 運算時,標頭Checksum欄位 : 0
tcp 10 11
TCP 欄位定義 (10-11)
  • Urgent Pointer(緊急指標);16位元
    • 旗標URG位元為1時才會運用
    • 描述緊急資料所在位置
    • Ex:資料流量超過網路的頻寬時,系統發出緊急訊息,要求網路主機暫緩傳送資料封包
  • TCP Options (選擇項) 欄位
    • 可變長度欄位 : 32位元整數倍
    • 不足32位元 : 加填充位元 (Padding)
    • 最常見的TCP選擇項
      • 定義傳送封包的最大值
      • SACK機制
slide57
TCP選擇項
  • 選擇性欄位,可不具備或擁有一個或多個選擇項目
  • 各選擇項長度不固定,但整體選擇項長度一定要是32位元整數倍,不足部分以填充 (Padding) 位元補齊
  • 最初RFC793:定義MSS
  • 陸續有RFC1323、RFC2018等
    • 相關高速網路傳送改良的選擇項
slide58
基本欄位定義
  • 種類 (Kind)、長度 (Length) 與資料 (Data)
    • 長度 (Length) 欄位說明三個欄位的長度總和,以位元組為單位
  • 三個欄位不見得全部出現
slide59

常見的TCP選擇項項目

1.最大資料片段大小(MSS)

2.無操作選擇項 (No-operation)

3.選擇項末端 (End of Option List)

4.選擇性回應允許(SACK Permitted)

5.SACK訊息

1 mss
1.最大資料片段大小(MSS)
  • 由客戶端向伺服器端提出,告知對方自己資料片段的最大允許值
  • 此功能常在TCP一開始建立連線時出現
  • 種類 (Kind) 欄位值設為2 (02)16
  • 長度 (Length) 欄位值為4 (04)16
  • 資料(Data) 欄位填入資料片段大小的最大值
    • 往往與區域網路硬體允許的訊框最大值相關
    • EX: 乙太網路將MSS值設為1460 (05B4)16
      • 這個數值就是乙太網路允許的最大封包大小1500位元組減去無選擇項IP標頭大小 (20位元組) 和無選擇項TCP標頭大小 (20位元組) 所得到
2 no operation
2. 無操作選擇項 (No-operation)
  • 只佔1個位元組
    • 欄位值內容為種類欄位值0116
  • 功能類似「填充 (Padding)」欄位,用以使標頭內容成為4個位元組的倍數
    • 填充欄位一般放在整個TCP標頭的末端,而「無操作選擇項」則是放在某些選擇項之前
  • Ex1:某選擇項長度:2個位元組
    • 前面加上2個無操作選擇項
  • Ex2:選擇項長度:9個位元組
    • 選擇項前附加3個無操作選擇項
3 end of option list
3. 選擇項末端 (End of Option List)
  • 只佔1個位元組
    • 只有種類欄位,沒有長度與資料欄位
  • 欄位值內容即為種類欄位值0 (00)16
  • 用於宣告TCP選擇項的結束
  • 只有TCP標頭HLEN欄位沒有計算選擇項長度時才會使用,用來告知選擇項的結束
    • 如果HLEN欄位已經對選擇項部分進行記錄,就不會有這個選擇項項目的出現
slide63
4.選擇性回應允許
  • SACK Permitted (選擇性回應允許)
    • Selective Acknowledgements Permitted
  • SACK機制
    • 接收端告知傳送端哪些封包已經收到,傳送端只要傳送確實遺失的部分,提升傳送效益
  • SACK允許選擇項
    • 對TCP機制SACK進行啟動宣告
    • 與MSS宣告類似,發生在連線啟動時
  • 佔2個位元組
    • 種類欄位0416與長度欄位0216
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問題與討論

關鍵字

填充題

選擇題

問答題