计算机网络 华南理工大学期末重点 第五章 传输层 谢希仁

Posted 2021-06-18 scarletttttttttt

计算机网络 华南理工大学期末重点 第五章 传输层

《计算机网络（第七版）》谢希仁

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前言

笔者是自动化专业，以下是大二上学期期末时，整理的一些复习笔记，既一些常考点，这是第五章《运输层》如有错误和需要补充的地方，欢迎留言指正。相比往期调整了一下排版

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基础概念

运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。
运输层还要对收到的报文进行差错检测。
运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的 TCP 和无连接的 UDP。

进程：计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动

传输层的复用与分用：
“复用”：在发送方不同的应用程序都可以使用同一个传输层协议传送数据（加上适当的首部）
“分用”：接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付目的应用进程

TCP传输控制协议：TCP报文段。面向连接的服务

UDP用户数据报协议：UDP报文或用户数据报。不建立链接

TPDU运输协议数据单元：两个对等运输实体在通信时传送的数据单位

TCP报文段：（见简答题11）

UDP用户数据报：只在 IP 的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。

传输层端口：通信的终点是应用进程，但我们可以把端口想象是通信的终点

套接字：{IP地址，端口号}

窗口：TCP 连接的每一端都必须设有两个窗口——一个发送窗口和一个接收窗口

可靠传输：采用一系列技术来保障信息在发送方和接收方准确、精确的传输

停止等待协议：每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。

流量控制：发送方不要发送太快，要让接收方来得及接收

拥塞控制：防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载

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简答题

1. 传输层的任务。同为端到端的通信，传输层与网络层的区别在哪几个地方？
   网络层：提供主机之间的逻辑通信
   传输层：提供进程之间的逻辑通信

2. 为什么说网络通信的本质是应用进程间的通信？
   因为真正进行通信的主体是在主机中的进程,是这个主机中的一个进程和另一个主机中的一个进程在交换数据。

3. 传输层有那些协议，有何区别？
   UDP:用户数据报协议不需要先建立连接，不提供可靠交付
   TCP:传输控制协议必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。提供可靠传输。

4. 传输层如何标识一个应用进程？
   使用端来标示一个进程。虽然通信的终点是应用进程，但我们只要把要传送的报文交到目的主机的某一个合适的目的端口，剩下的工作就由TCP来完成。

5. UDP传输的特点。用户数据报格式。
   1、UDP是无连接的
   2、UDP是尽最大努力交付的
   3、UDP是面向报文的
   a)UDP没有拥塞控制
   b)UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
   c)UDP的首部开销小，只有8个字节，比 TCP的20个字节首部要短用户
   数据报格式:
   UDP首部UDP的数据部分
   首部包括:源端口，目的端口，长度，检验和

6. TCP传输的主要特点。
   1、TCP是面向连接的运输层协议
   2、每一条TCP连接只能有两个端点
   3、TCP提供可靠交付的服务
   4、TCP提供全双工通信
   5、面向字节流

7. 可靠传输的实现与停止等待协议的工作原理。
   当出现差错时让发送方重传出现差错的数据，同时在接收方来不及处理收到的数据时，及时告诉发送方适当降低发送数据的速度。
   “停止等待协议”就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。
   1、无差错
   2、出现差错超时重传3、确认丢失和确认迟到
   确认丢失:A没收到确认重发M1给B，B丢弃重复的M1，重发确认
   确认迟到:A重发M1给B,B丢弃重复的M1，重发确认，迟到的确认也到达，A不收下后丢弃

8. TCP如何确定超时重传时间？
   P225

9. TCP滑动窗口技术与可靠通讯实现原理。
   TCP 滑动窗口技术:A向B发送一定窗口数量的数据，当数据按序到达并收到B的确认后可用窗口将增大，即窗口向前滑动。若数据没按序到达，则先将收到的数据暂存在接收窗口中，继续发送后面的数据，但是此时可用窗口不变，如果超时还没收到确认，则重发此部分数据，直到收到B的确认为止，那么A就可以使发送窗口继续向前滑动，并发送新的数据。

10. TCP报文段首部各字段的含义。
    源端口和目的端口，序号，确认号，数据偏移，保留，紧急.URG，确认ACK，推送PSH,复位RST，同步SYN，终止FIN，窗口，检验和，紧急指针，选项

11. TCP如何实现流量控制。
    利用滑动窗口实现流量控制，rwnd发送方的发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口的数值

12. 流量控制与拥塞控制的区别。TCP发送方的发送窗口与发送方的拥塞窗口接收方接收窗口的关系。
    所谓拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中,这样可以使网络中的路由器和链路不至于过载。拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输有关的所有因素。相反流量控制往往指的是点对点通信量的控制，是个端对端的间题。流量控制所要的就是抑制发送端的发送数据速率，以便使接收端来得及接收。
    发送方的发送窗口=min（拥塞窗口，接收方窗口）

13. TCP拥塞控制的两种算法(慢开始及拥塞避免快重传与快恢复)的技术特点，TCP如何调整拥塞窗口及慢开始门限
    慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
    慢开始:拥塞窗口（发送窗口）cwnd加倍由小到大增大
    拥塞避免:拥塞窗口cwnd 加1缓慢增加
    快重传:接收方每接收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认
    快恢复:调整门限值ssthresh=cwnd/2，同时设置拥塞窗口cwnd=ssthresh
    当cwnd<ssthresh时，使用慢开始算法。
    当cwnd>ssthresh时，改用拥塞避免算法。
    当cwnd=ssthresh时，慢开始与拥塞避免算法任意
    ①当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把ssthresh门限减半。但是接下去并不执行慢开始算法。
    ②考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法

14. 路由器的尾部随机丢弃策略（RED）的原理及对拥塞控制的影响。
    实现RED时需要使路由器维持两个参数，即队列长度最小门限和最大门限。每当一个分组到达时，RED就按照规定的算法先计算当前的平均队列长度。
    若平均队列长度小于最小门限，则把新到达的分组放入队列进行排队。
    若平均队列长度超过最大门限，则把新到达的分组丢弃。
    若平均队列长度在最小门限和最大门限之间，则按照某一丢弃概率p把新到达的分组丢弃。
    让拥塞控制只在个别的TCP连接上进行，因而避免发生全局性的拥塞控制

15. TCP连接建立与释放的过程。
    TCP连接建立:双方创建传输控制块TCB，B处于监听状态，等待连接请求，A发送连接请求SYN=1，seq=x，A处于同步已发送状态,B收到请求发送确认信号，SYN=1,ACK=1，ack=x+1，seq=y。B进入同步收到状态，A收到B确认后，还要向B给出确认，ACK=1，seq=x+1，ack=y+1，这样连接建立。三次握手。243
    TCP释放:A向B发出释放连接请求，FIN=1，seq=u，A 进入等待状态，B收到请求后确认，ACK=1，seq=v,ack=u+1，这时A到B的数据传输关闭，但B到A 的传输还没关闭，B发送数据，A还是要接收。接下来等待B发出释放连接报文，FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1，A 接收后发出确认报文，ACK=1，seq=u+1,ack=w+1，然后进入时间等待状态，等待2MSL4分钟后，A才进入CLOSED状态。2343

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其他章节

第一章 概论
第二章 物理层
第三章 数据链路层
第四章 网络层
第五章 传输层
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