计算机网络-传输层

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前言

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概述

进程之间的通信

从通信和信息处理的角度看

• 传输层向它上面的应用层提供通信服务
  它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层
• 通信子网中，只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有传输层
  而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能
• 传输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信
  
• 端到端的通信
  两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信，应用进程之间的通信又称为端到端的通信
• 复用和分用
  传输层的一个很重要的功能就是复用和分用。应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到传输层，再往下就共用网络层提供的服务
• 传输层协议和网络层协议的主要区别
  

传输层的主要功能

• 有连接是指信息接受后会有确认机制检测数据的准确性和完整性
  
• TCP 与 UDP
  
  
  

传输层的端口

需要解决的问题

端口号(protocol port number)

• 软件端口与硬件端口的区别
  
• TCP 的端口
  
• 三类端口
  
• 常见tcp端口号
  

用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol)

概述

• 特点
  
• 面对报文的UDP
  
  
• UDP 的首部格式
  
• 用户数据报 UDP 有两个字段
  数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节
• 在计算检验和时，临时把“伪首部”和 UDP 用户数据报连接在一起
  伪首部仅仅是为了计算检验和

传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)

特点

TCP 面向流的概念

TCP 的连接

• 套接字 (socket)
  

TCP 报文段的首部格式

• 源端口和目的端口字段
  各占 2 字节。端口是传输层与应用层的服务接口。传输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现
• 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
• 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
• 数据偏移（即首部长度）
  占 4 位，它指出 TCP 报文段数据的起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是 32 位字（以 4 字节为计算单位）
• 保留字段
  占 6 位，保留为今后使用，但目前应置为 0
• 紧急 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)
• 确认 ACK
  只有当 ACK = 1 时确认号字段才有效。当 ACK  0 时，确认号无效
• 推送 PSH (PuSH)
  接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付
• 复位 RST (ReSeT)
  当 RST = 1 时，表明 TCP 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
• 同步 SYN
  同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文
• 终止 FIN (FINis)
  用来释放一个连接。FIN = 1 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
• 窗口字段
  占 2 字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节
• 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
• 紧急指针字段
  占 16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）
• 紧急指针字段
  占 16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）
• 选项字段 —— 长度可变
  TCP 最初只规定了一种选项，即最大报文段长度 MSS。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

其他选项

• 填充字段
  这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍

TCP 的流量控制

利用滑动窗口实现流量控制

• 考虑传输效率
  

TCP的拥塞控制

• 拥塞控制与流量控制的关系
  
• 拥塞控制所起的作用
  
• 拥塞控制的一般原理
  
• 开环控制和闭环控制
  

拥塞控制方法

慢开始和拥塞避免

• 慢开始算法的原理
  
• 传输轮次(transmission round)
  
• 设置慢开始门限状态变量ssthresh
  
• 当网络出现拥塞时
  
• 乘法减小(multiplicative decrease)
  
• 加法增大(additive increase)
  
  

快重传和快恢复

• 快恢复算法
  
• 从连续收到三个重复的确认转入拥塞避免
  
• 发送窗口的上限值
  

TCP 的运输连接管理

运输连接的三个阶段

• 三次握手
  

TCP 的连接释放

四次挥手

• A 必须等待 2MSL 的时间
  

TCP 的有限状态机

概述

• 图解
  

总结

小小励志

有些事你现在不做，一辈子都不会做了。
如果你想做一件事，全世界都会为你让路。
《搭车去柏林》