--传输层

Posted 2022-04-19 autosmart

5.1 基本概念

TCP：需要将传输的文件分段传输，建立连接会话，实现可靠传输和流量控制
UDP：一个数据包就能够完成数据通信，不需要建立连接会话和流量控制，不使用可靠传输

5.2 传输层的功能

5.2.1 传输层协议和应用层协议之间的关系

常见的应用层协议使用的端口
http=TCP+80
https=TCP+443
RDP=TCP+3389
ftp=TCP+21
共享文件夹=TCP+445
SMTP=TCP+25
POP3=TCP+110
telnet=TCP+23
SQL=TCP+1433
DNS=UDP+53
SNMP=UDP+161
RIP=UDP+520

5.2.2 服务和应用层协议之间关系

服务使用TCP或UDP的端口侦听客户端请求
客户端使用IP地址定位服务器，使用目标端口定位服务
可以在服务器网卡上设置只开放必要的端口，实现网络安全
端口范围：0-65535，一般分三类端口
熟知端口：0-1023
登记端口：1024-49151
客户端端口 ：49152-65535

5.3 传输层协议UDP和TCP

5.4 网络安全

网络安全主要从端口开放和连接策略考虑

5.5 TCP可靠传输的实现

这种传输过程的缺点是信道利用率低


超时重传时间大于2倍的往返（RTT）时间

现代网络传输的信道使用情况

TCP滑动窗口技术通过连续ARQ协议保证数据可靠性

5.6 TCP报文格式（重点）

上图中，一行代表32个比特，等于4个字节，固定部分一共5行，总共20个字节
各个字段意义如下

源端口：记录TCP数据包来源端口
目标端口：记录TCP数据包目标端口
序号：Sequence Number，TCP缓存中，发送窗口数据段的第一个字节占整个数据的第几个字节
确认号：确认号是客户端收到数据段后，返回一个值让服务器接下来发哪个数据段
数据偏移：TCP报文长度不固定，数据偏移用来说明TCP报文从哪个字节开始是数据部分
保留：暂时没有用
URG：urgent，紧急发送二进制标记位，发送时不需要排队
ACK：acknowledge，确认二进制标记位，值为0或1；如果是0，代表确认号无效，如果是1，确认号有效
PSH：push，紧急接受二进制标记位，客户端接受时，不需要排队
RST：reset，重连二进制标记位，TCP会话出现严重错误，必须释放连接，要想正常通讯，重新建立连接
SYH：synchronization，同步二进制标记位，同步时用到，当客户端和服务器初次建立连接时，需要同步（TCP/IP三次握手）
FIH：finish，释放连接二进制标记位，当连接结束需要服务端和客户端断开连接时，设置为1发送的标记位
窗口：window size，又称TCP发送缓存和接收缓存大小，客户端和服务端建立连接时协商窗口大小，使其一致
检验和：校验首部和数据部分
紧急指针：当URG为1表示数据包为紧急发送时起作用，紧急指针大小代表数据部分的紧急数据段大小
选项：用于一些自定义设计（例如指定数据段最大1460字节、是否允许选择性确认），在ipv6格式的数据包中已取消
填充：当可选部分不够位数时，用来填充的部分
TCP数据部分：ip数据包最大不超过1500字节，除去ip首部20个字节，剩下的IP数据部分，即传输层中的TCP报文段不超过1480字节，除去TCP首部，得出TCP数据部分最大不超过1460个字节

5.7 TCP流量控制

客户端和服务端建立通信之后，在TCP缓存中通过TCP滑动窗口技术滑动发送和滑动接受数据包，客户端接受数据包之后反馈信息给服务端是否有丢包，服务端根据客户端反馈做下一步处理；
数据发送过程中，窗口大小可以改变，当客户端需要处理缓存数据时，会把窗口大小设置为0，服务端收到信息也会把窗口设置为0，客户端处理完缓存数据之后，重新设置窗口大小，服务端重新发送数据

5.8 TCP的拥塞控制

"拥塞避免"并非指完全能够避免拥塞。利用以上的措施要完全避免网络拥塞还是不可能的。"拥塞避免"是说在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为按线性规律增长，使网络比较不容易出现拥塞。

5.9 TCP的运输连接管理