计算机网络-运输层

Posted 2022-01-21 liuzey

运输层

位置：面向通信的最高层，面向用户功能的最底层

端到端通信：主机间真正的通信是进程间的通信，IP层只能送到主机。

复用(multiplexing)和分用(demultiplexing)：不同的应用程序可以使用同一个运输层传输，接收方在运输层把数据交给目的进程。

总结：网络层提供主机间的逻辑通信，运输层提供进程之间的逻辑通信。

两大协议：UDP用户数据报协议（User Datagram Protocol）和TCP传输控制协议（Transmission Control Protocol）。

端口：只有本地意义，用来支持复用分用。

端口号分类：熟知端口号（well-known port number）0-1023  登记端口号1024-49151 短暂端口号 49152-65535

 

 

UDP

特点：1.无连接（发送前不需要建立连接）2.尽最大努力交付（不可靠）3.面向报文（对于应用层报文不拆分合并）4.没有拥塞控制  5.多对多通信 6.首部短（8字节）

首部格式：原端口+目的端口+长度+校验和（长度2222共8字节）

伪首部：仅在计算检验和时用，原ip+目的IP+0+17+udp长度

检验和计算：首部检验和初始化0，再把首部和伪首部分成16为字串，按二进制反码计算。

 

TCP

特点：1.面向连接（发送前建立连接）2.可靠交付  3.面向字节流（把应用层数据看成一串无结构字节流）4.全双工（使用缓存实现）5.一对一

套接字socket：IP地址+端口号

TCP连接=socket1+socket2

 

连续ARQ协议：

发送方每收到一个确认就把发送窗口向前滑动一个分组。接收方采用累积确认的方式(收到了几个分组后发送最后一个分组的确认，表示此分组为止所有的都收到了)，发送方采用回退N步 go back n方式。

TCP报文格式：

首部：20字节固定：原端口目的端口，序号（字节流中每一个字节都有序号，首部序号指本报文第一个字节的序号），确认号（希望收到的下一个字节序号，确认号n表示n-1为止的都以收到），数据偏移（单位为4字节，最大值15，表示首部长度），保留，控制位，窗口（以字节为单位，接收方允许对方发送的数据量），检验和，紧急指针，其他

6个控制位：紧急URGent，确认ACKnowledgment（ack=1确认字段有效），推送PuSH，复位ReSet，同步SYNchronization，终止FINis

 

滑动窗口：

窗口移动状态：不动（没有收到新的确认）和前移（收到新确认）。

窗口内容：已发送并收到确认|窗口后沿|已发送未收到确认|尚未发送|窗口前沿|不允许发送。

缓存内容：发送窗口：准备发送的数据和已发送未收到确认的数据。接收窗口：尚未被应用程序读取的和未按序到达的。

超时重传：发送方在规定时间内没有收到确认则重传。

RTT计算

 

TCP流量控制：

流量控制就是让对方不要发的太快，让接收方来得及接收。

发送方发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口的数值。

为了防止rwnd=0后窗口增大的报文丢失导致的死锁，TCP设置持续计数器，只要收到零窗口通知就启动计数器，计数器到时后发送零窗口探测报文（tcp规定即使是零窗口也必须接受零窗口检测报文、确认报文和紧急数据报文）。

 

TCP拥塞控制：

方法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复

 

TCP连接管理：

连接的三个阶段：连接建立、数据传送、连接释放。

主动发起连接的叫做客户（client），被动等待建立的应用进程叫服务器（server）

连接建立：三报文握手

起始双方都处于关闭状态

1.客户端创建传输控制模块，发送请求报文（SYN=1，同时选择初始序号seq=x，tcp规定SYN报文不能携带数据，但要消耗一个序号），这时客户端进入SYN—SENT（同步已发送）状态。

2.服务端收到请求后，同意建立连接，发送确认（SYN=1，ACK=1，确认号是x+1，同时为自己选择起始序号seq=y），服务器进入SYN—RCVD（同步收到）状态。

3.客户端收到确认后向服务端发送确认，自己进入established状态，确认报文ack=1，确认号y+1.自己的序号seq=x+1，服务器收到后也进入established状态。

连接释放：四报文握手

1.客户端发送fin=1（fin不携带数据也要消耗掉一个序号）。

2.服务端收到后发送确认（ACK=1）现在TCP连接处于半关闭状态，客户端到服务端的通信断开，服务端到客户端的通信保持。

3.服务端发出FIN=1，ack等于上次的ack（因为没有收到数据）。

4.客户端收到后发出确认ACK=1.

然后TCP连接经过时间等待计时器设置的2msl后客户端进入关闭状态，MSL是最长报文段寿命。