运输层的作用

运输层向它上面的应用（yòng）层提供通信服务（提（tí）供（gòng）端到端，进程到进程的可（kě）靠通信），为（wéi）运行在不（bú）同 host 上的进程提供（gòng）逻辑通信，向高层（céng）用户屏蔽通信子网的细节

2.UDP 和 TCP 的特（tè）点，及使用它们的应用程序，熟知端口号

UDP 和 TCP 的特点：

UDP

支持（chí）单播、多播（bō）、广（guǎng）播（bō）

无连接（jiē），不可靠

可（kě）以任何速率发送数据（jù）

TCP

仅单播，不支持（chí）多播、广播（bō）

面向（xiàng）连接，可（kě）靠按序（xù）

流量控制（zhì）（发送（sòng）速率（lǜ）不超过接（jiē）收方（fāng）的接收能力）

拥塞（sāi）控制（网络过载时（shí）限制发送方的发送（sòng）速（sù）率）

及使用它们的应用程（chéng）序：

熟知端口号：

3.UDP：首部格式，检验（yàn）和（hé）

首部格式：

检（jiǎn）验和：

发送端：

先设置检验和字（zì）段为 0

每两个字节为一组，进位累（lèi）加求和，多出的加到最（zuì）后（hòu）一位（wèi）

把求（qiú）和结果求（qiú）反，求（qiú）反即转换成 2 进制后，0 变 1,1 变 0

把计算结果放入检验和字段

接（jiē）收端

把每 2 个（gè）字节为一组，进（jìn）位累加求和

把求和（hé）结果求反：为 0 即未检验出差错（不排除没检测出来的错（cuò）误）

4.TCP 的首部（bù）格（gé）式（端口（kǒu）号，序号，确认号，窗口，首部长度，检验和，6 个（gè）标志位）

端（duān）口号：各占 2 个字节
当访问百（bǎi）度时，源端（duān）口（kǒu）使用（yòng）客户端系（xì）统随机（jī）分配的（de）端口号，目的端口是使用熟知端（duān）口号 80
序号：占（zhàn） 4 个字节。序号范围是【0~2^32-1】，循环（huán）使用
确认号：占 4 个字节，是期望收到对（duì）方下一（yī）个报（bào）文段（duàn）的（de）第一个数据字节的序（xù）号。若（ruò）确（què）认（rèn）号为 N，则（zé）代表：序号 N-1 为止（zhǐ）的所有数（shù）据都（dōu）已（yǐ）正（zhèng）确收到
窗口：占（zhàn） 2 个字节。窗口值（zhí）是【0~2^16-1】之（zhī）间的整数。窗口指的（de）是发送本报文段的（de）一（yī）方的接收窗口（kǒu）。窗口值告诉对方：从本（běn）报文段首部（bù）中的（de）确认号（hào）算起，接收方目前允许对（duì）方发送的数据量。窗口值作为（wéi）接收方让发（fā）送方（fāng）设（shè）置（zhì）其发送窗（chuāng）口（kǒu）的依据（jù）。
窗口（kǒu）字段明（míng）确（què）指（zhǐ）出了现在（zài）允许对方发送（sòng）的数据（jù）量（liàng）。窗口值经常（cháng）在（zài）动态（tài）变（biàn）化（huà）着
首部长（zhǎng）度：占（zhàn） 4 位，也叫数据偏移，最（zuì）小（xiǎo） 20，最大（dà） 60
检验和：占 2 位，检验和字段检（jiǎn）验的范围（wéi）包（bāo）括首部和（hé）数据（jù）两部分
6 个标志位：

紧急 URG：当 URG=1 时，表明紧急（jí）指针字段有（yǒu）效。紧急指（zhǐ）针：指出在本报文段中紧急（jí）数据共有多（duō）少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）

确认 ACK：只有当 ACK=1 时（shí）确认（rèn）号字段才有（yǒu）效

推（tuī）送 PSH：接（jiē）收方 TCP 收到 PSH=1 的报文段，就尽快（kuài）地交付（fù）接收（shōu）应用进程（chéng），而不再等到整个缓存（cún）都（dōu）填满了（le）后再向上交付（fù）

复位 RST：当 RST=1 时，表明 TCP 连接中出（chū）现严（yán）重差（chà）错，重新建立（lì）运输连（lián）接（jiē）

同步 SYN：同步（bù） SYN=1 表示（shì）这是一个（gè）连接（jiē）请求或连接接受报（bào）文

终止 FIN：FIN=1 表明发送端的数据已（yǐ）发送完毕，并要求释放运输（shū）连接

5.TCP 的（de）可（kě）靠传输：超时重传机制，TCP 流量（liàng）控制（序（xù）号，确（què）认号，确认标志位，窗口，死锁问（wèn）题与持续计时器（qì）），发送缓存和（hé）接受缓（huǎn）存的作用，捎带确认与（yǔ）累（lèi）积确（què）认（rèn）

超时重传机（jī）制：
超时计时器时间（jiān） RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
测量多个 sampleRTT 求（qiú）平均值，形成 RTT 的估（gū）计（jì）值（zhí） RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值α=1/8
测量 RTT 的变（biàn）化值：RTTs 与 SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流（liú）量控（kòng）制（序号，确认号，确认标志（zhì）位，窗口，死锁问题与持续计（jì）时器） ：

序号：发送窗口里面的序（xù）号（hào）表（biǎo）示允许发送的序号

确认号（hào）：表明主机期望收（shōu）到的下一个序（xù）号（hào），而上一个序号位置的数据已（yǐ）经收到了

确认标志位：

窗口：窗口指的是（shì）发（fā）送（sòng）本报（bào）文（wén）段（duàn）的（de）一方的（de）接收窗口；发（fā）送（sòng）窗（chuāng）口表（biǎo）示：在没（méi）有（yǒu）收到 B 的确认的情况下，A 可以（yǐ）连续把窗口（kǒu）内（nèi）的数据都发送出去。

死锁（suǒ）问题：发送方等（děng）待接收方通知窗口大（dà）小（xiǎo），接收方等待发送方发送数据

持续计时器：当发送方收到接收方的零窗口通知（zhī），启动持（chí）续计时器。若持续计时器到期，就发送一个零（líng）窗口探测报文段（duàn）

接（jiē）收（shōu）方（fāng）发送的确认（rèn）报文（wén）段中：
若窗口仍是零，则重置（zhì）持续计时器
若窗（chuāng）口不是零，则死锁打开
发送缓（huǎn）存和接受缓（huǎn）存（cún）的作（zuò）用：

发送方（fāng）应用（yòng）进（jìn）程（chéng）把数据发送到 TCP 的发送缓存（cún）；发送缓存暂时（shí）存（cún）放：1 准备发送的数据；2 已发送未确定的（de）数（shù）据

接收（shōu）方应（yīng）用进程从 TCP 的接（jiē）收缓存中读取字节（jiē）流（liú）；接收缓存（cún）暂时存放：1 已收到（dào）但尚未提交的（de）数据（jù）；2 失序的数据
捎带确认与累积确认：

累积（jī）确认：即不（bú）必对收到（dào）的分组逐个发（fā）送（sòng）确认，而是（shì）对（duì）按序到达的最后一（yī）个分组（zǔ）发（fā）送确（què）认，这样就表（biǎo）示（shì）：到这个（gè）分组位置的所有分组都已正（zhèng）确收到了

捎带（dài）确（què）认：当（dāng）一个（gè）数据帧到达的时候后，接（jiē）收方并不是立即发送（sòng）一个单独的控（kòng）制帧，而是抑制一下自己并且开始（shǐ）等（děng）待，知道网络（luò）层传递给他下一个分组（zǔ），然后，确认信息被（bèi）附在往外（wài）发送的数（shù）据帧中（使用帧头中的 ack 域）。实（shí）际（jì）上（shàng），确认报（bào）文搭了下一个（gè）外发数据帧的便车。

6.TCP 的拥塞控制（zhì）：网络（luò）拥塞的（de）判断，传输轮次与拥塞窗口大小的关系（慢开始与（yǔ）拥塞避免，门限 ssthresh，重传计时器超时与三（sān）个重（chóng）复 ACK）

网（wǎng）络拥（yōng）塞的（de）判断：重传定时器超时
*** 传输轮次与拥塞窗口大（dà）小的关（guān）系（慢开始与（yǔ）拥塞避免，门限 ssthresh，重传计时器（qì）超时与三个重复 ACK）***：

慢开始：每经过一（yī）个 RTT，cwnd 翻倍

拥塞避免：每经（jīng）过一个 RTT，cwnd 加一

慢开始门限 ssthresh：当 cwnd = ssthresh 时（shí）由指数增长切换为线性增长；ssthresh=24 时，重传计时器超时，发送方判断为网（wǎng）络（luò）拥（yōng）塞。调（diào）整 ssthresh=cwnd/2，拥塞窗口 cwnd=1，执行慢（màn）开始

7.TCP 连（lián）接：TCP 的套接（jiē）字，三次握手建立 TCP 连接（jiē），四次握手释放（fàng） TCP 连接

TCP 的套接字：就是对网络中不同（tóng）主机上的应（yīng）用进（jìn）程之间进行双向通信的端点（diǎn）的抽象。一（yī）个套接字就是网络上（shàng）进程通信的（de）一端，提供了应用层进程（chéng）利用网（wǎng）络协议（yì）交（jiāo）换（huàn）数（shù）据的（de）机制（zhì）
三次握手（shǒu）建立 TCP 连接：

刚开始客户端 A 和服务端 B 都是关闭的

B 的（de） TCP 服（fú）务器进程被动（dòng）打开（kāi），准备接受客户进（jìn）程（chéng）的连接请求

A 主动打（dǎ）开，A 向 B 发出 SYN 报文段，选择初（chū）始序号，不携带数据。SYN=1,SEQ=X

B 收（shōu）到 SYN 报文段，发回 ACK 报（bào）文段，选（xuǎn）择初始序号，分配缓存，不携带数据。SYN=1.ACK=1.SEQ=Y,ack=x+1

A 向 B 发送 SYN+ACK 报文（wén）段，可携带数据。通知上（shàng）层应用（yòng）进程：TCP 连接已建立。

B 通知其上层应用进（jìn）程 TCP 连接已经建（jiàn）立。

四次握（wò）手（shǒu）释放 TCP 连接（jiē）：

客户端 A 主动关闭。A 向 B 发（fā）出（chū） FIN 报文段，并停止发送是数据。FIN=1,seq=u

B 通知应用进程（chéng）。B 收到 FIN 报（bào）文段，回（huí）复 ACK 报文段。TCP 连（lián）接处于（yú）半关闭状态：B 仍可发（fā）送数据。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被（bèi）动关闭（bì）。若（ruò） B 已（yǐ）经没有（yǒu）要向 A 发送的数（shù）据，向 A 发（fā）送 FIN 报文段。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

A 收到 FIN 报文段后（hòu），必须发出 ACK 报文段（duàn）。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 报文段后，TCP 连接关闭。