计算机网络学习笔记——传输层TCP三次握手四次挥手TCP流量控制大总结

Posted 2023-02-24 Couldhelp

文章目录

• 前言
• 概念
• • 一、传输层概述
  • 二、传输层问题
  • 三、端到端寻址
  • 四、TCP三次握手和四次挥手
  • • （一）三次握手建立连接
    • （二）四次挥手拆除连接
  • 五、带拥塞的TCP流量控制
  • 六、传输层实例
  • 计网大总结思维导图
• 参考资料

前言

笔者系电子科技大学2019级在读本科生，针对本学期学校开设的计算机通信网课程，将学习笔记以博客形式上传到CSDN上以便日后复习整理，其中的瑕疵欢迎大家向我指正，在评论区多多交流讨论。（考后整理笔记，这波是《朝 花 夕夕夕夕夕 拾》）完结撒花

概念

一、传输层概述

传输层服务：屏蔽具体网络细节和不同网络的差异，为上层提供与具体网络无关的通信服务。

功能：各种网络的适配，网络通信的分流和复用（让多个应用程序同时使用一个网络接口），多个并发通信的管理、流量控制等。

传输层实体
在传输层上提供传输服务的硬件或软件称为传输实体，传输实体可能在①操作系统内核中，或在②一个单独的用户进程内，也可能包含③在网络应用的程序库中，或是④位于网络接口卡上。传输服务也分为面向连接和无连接两类，分别和网络层上的面向连接和无连接服务类似。
协议：TCP、UDP、RTP、SCTP、TP4
面向连接、面向无连接

服务质量（QoS）

二、传输层问题

传输层可以使网络层崩溃路由器恢复，但端系统崩溃的错误需要依靠更高层次来解决

三、端到端寻址

🔺TSAP采用平面型地址；
TSAP在计算机中用端口号标识

三种端到端寻址方案

1. “特服号码”的方案
   例：Telnet-23、SMTP-25、HTTP-80
2. 服务器进程在相应的端口上侦听
   “前台接待“的方案-统一的前台进程，由前台将客户分流到具体的服务端口
3. “查号台“的方案
   类似DNS，服务器进程在相应的端口上侦听

四、TCP三次握手和四次挥手

（一）三次握手建立连接

三次握手解决问题：长延时+重复报文

连接的序号
利用序号差判断生命周期
（1） 窗口上沿 > 当前序号 - 生命期
（2） 窗口下沿 < 当前序号 +生命期
（3） 生命期 > （RTT *序号粒度）/2
（4） 序号粒度：单位时间内报文的平均数量

定原则
（1） 新连接必须在旧连接结束后T生命期才能建立连接
（2） 新连接的起始序号不能总从0开始
随机值，概率上保证新的起始序号 > 旧结束 + 生命期
加快报文序号递增速度，超过序号粒度——TCP以数据流的首字节位置为序

报文序号问题：三次握手中商定的起始序号，一定要和上一个连接中使用的序号有足够的距离，避免长延时报文的误入。

（二）四次挥手拆除连接

释放策略：（1）非对称释放-一方（2）对称释放-双方

保底措施
（1） 确认丢失：发送的拆链指令超时未得到确认，拆除。
（2） 释放连接指令丢失：超时没收到对方的数据，拆除。

五、带拥塞的TCP流量控制

TCP流控——基于收方缓存状态反馈的流控
🔺发送方根据往返延时和窗口大小，计算单位时间的流量（不同端的连接分配的窗口大小不一样）

核心问题：网络存储化导致往返延时变化大

动态往返延时——RTT（Round-Trip Time）的测量

频繁测量并平滑处理（低通滤波）

SRTT = α * SRTT +（1-α）*R R为当前测量的RTT，α = 0.875

动态RTO（超时重传）

构造平滑公式——变化因子|SRTT – RTT| RTTVar = β * RTTVar +（1-β）*|SRTT -RTT| RTO = SRTT +4*RTTVar

极端情况——小报文数量消减
Nagle算法：延迟发送、Clark算法：延迟应答
拥塞控制技术
（1） 慢启动：起点低，指数翻倍增加
（2） 拥塞避免：到上限后每次增加1个MMS
（3） 拥塞检测：三个重复确认；TCP Tahoe-回到慢启动（废弃）、TCP Reno-乘法减小，加法增大；其他算法：TCP Reno、TCP Veno、TCP new Veno

六、传输层实例

TCP协议

TCP三次握手和四次挥手

UDP

RTP-基于UDP的实时多媒体应用
（1） 时间相关性：报文中时间戳字段
（2） 多媒体混合：有效载荷类型、有效载荷可包含多个采样值、多个数据流复用到一个UDP数据包流
SCTP-基于报文的可靠传输协议
DTN-用于太空网的延迟容忍网络协议

计网大总结思维导图

参考资料

中国大学MOOC电子科技大学计算机通信网络
计算机网络（第五版） 清华大学出版社 严伟、潘爱民 译