运输层的作用

运输（shū）层向它上面的（de）应用层提供通信服务（提供端到（dào）端，进程到进程的（de）可靠通信），为运行在不同（tóng） host 上的进程提供逻辑（jí）通信，向高（gāo）层（céng）用（yòng）户屏蔽通信（xìn）子网的细节

2.UDP 和 TCP 的（de）特点（diǎn），及使用（yòng）它们（men）的应用程序，熟知端（duān）口号

UDP 和 TCP 的特点：

UDP

支持单播、多播（bō）、广播

无连接，不可靠

可以任何速率发送数（shù）据

TCP

仅单播，不支持（chí）多（duō）播（bō）、广播

面向连（lián）接，可靠（kào）按序

流量控制（发送速率不超过接收方的接收能力）

拥塞控制（网（wǎng）络过载时限制发送（sòng）方的发送速率）

及使用它们的（de）应用程序：

熟（shú）知端口（kǒu）号（hào）：

3.UDP：首部格式，检验和（hé）

首（shǒu）部格式：

检验和：

发送端：

先（xiān）设（shè）置检验（yàn）和字（zì）段为 0

每两个字节为一组，进位累加求（qiú）和，多出的加到最后一位

把求和结果求反，求反（fǎn）即转换成（chéng） 2 进制后，0 变 1,1 变 0

把计（jì）算结果（guǒ）放入（rù）检验和字段

接收端

把（bǎ）每 2 个字节为一（yī）组，进位累加求和（hé）

把求和结果求反：为 0 即未检验出差错（cuò）（不排（pái）除没（méi）检测出（chū）来（lái）的错（cuò）误）

4.TCP 的首部（bù）格式（端口号，序号，确认号，窗（chuāng）口，首部长度，检验和，6 个标志（zhì）位（wèi））

端口号：各占 2 个字节
当访问百度时，源（yuán）端口使用客户端系统随机（jī）分配的端口号，目的（de）端口是使用熟知端口号 80
序号：占（zhàn） 4 个字节（jiē）。序（xù）号范围是【0~2^32-1】，循环使用
确认号：占 4 个字节（jiē），是期望收到对方下（xià）一个报文段的（de）第一个数据字节的序号（hào）。若确（què）认号为 N，则代表：序号（hào） N-1 为止（zhǐ）的所（suǒ）有数据（jù）都已正确收到（dào）
窗（chuāng）口（kǒu）：占 2 个字（zì）节。窗口（kǒu）值是【0~2^16-1】之间的（de）整（zhěng）数。窗口指的是发送本报文段的（de）一方的（de）接收窗口。窗口值告诉对方：从本报文段首部中（zhōng）的确认（rèn）号算起，接收方目前允许（xǔ）对方发送的数据量。窗口值作为接收方让发送方（fāng）设置其发送窗口的依据。
窗口字段明确指出了现在允许对方发送的数据量。窗口值（zhí）经常在动态（tài）变化着
首部长度：占 4 位，也叫（jiào）数据偏移，最小 20，最大（dà） 60
检验和：占（zhàn） 2 位，检验和字段检验（yàn）的范围（wéi）包括首部和数（shù）据（jù）两部分
6 个标志位（wèi）：

紧急 URG：当 URG=1 时，表（biǎo）明紧急（jí）指针字段（duàn）有效。紧（jǐn）急（jí）指针：指出在（zài）本报文段中紧急（jí）数据共有（yǒu）多少个（gè）字节（紧急数据放在本报文段数（shù）据的最前面）

确（què）认 ACK：只有当（dāng） ACK=1 时确认号字段才有效（xiào）

推送 PSH：接收（shōu）方（fāng） TCP 收到 PSH=1 的报文段，就尽（jìn）快地交付接收（shōu）应用进程，而不再等到整（zhěng）个缓（huǎn）存都填满了后再向上交付

复位 RST：当（dāng） RST=1 时，表明 TCP 连接中（zhōng）出现严重差错，重新建立运输（shū）连接

同步 SYN：同步 SYN=1 表示这是一个连接请求或（huò）连接（jiē）接受报文

终止 FIN：FIN=1 表明发送端的数据已发（fā）送完毕，并要求释放运（yùn）输连接

5.TCP 的可靠传输：超时重传机制，TCP 流（liú）量（liàng）控制（序号（hào），确认号，确认标志位，窗口，死锁（suǒ）问题（tí）与持续计（jì）时器），发送缓存和接受（shòu）缓（huǎn）存的作用，捎（shāo）带确认与（yǔ）累积确认

超时（shí）重传（chuán）机制：
超时计时器时间 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
测量多个 sampleRTT 求平均值，形成 RTT 的估（gū）计值（zhí） RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典（diǎn）型值α=1/8
测量 RTT 的（de）变化值：RTTs 与（yǔ） SampleRTT 的差（chà）值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（序号，确认（rèn）号，确认标志位，窗口，死（sǐ）锁问（wèn）题与持（chí）续计时器） ：

序号：发送窗（chuāng）口里面（miàn）的序号（hào）表示允许发送的（de）序号（hào）

确认号：表明主（zhǔ）机期望收到的下一个序号，而上（shàng）一个序号位置（zhì）的数据已经收到了（le）

确认标志位：

窗口：窗口指的（de）是发送本报文段的一方的接收窗口；发送（sòng）窗口表示（shì）：在没有收到 B 的确认的情况下，A 可以连续把窗口内的（de）数据都发送出去。

死锁问题：发送方（fāng）等待接收方通知（zhī）窗口大小，接收方等待发送方发送数据

持续计时器（qì）：当发送方（fāng）收到接收方的零（líng）窗口通（tōng）知，启动持续计时器。若持续计时器到期，就发送（sòng）一个零窗口探测（cè）报文段

接收方（fāng）发送的（de）确认（rèn）报文段中：
若窗口（kǒu）仍是零，则重置持（chí）续（xù）计时器
若（ruò）窗口不（bú）是零，则死锁（suǒ）打（dǎ）开
发（fā）送缓存和接受缓（huǎn）存的作（zuò）用：

发送方应用进程把数据发送到 TCP 的发送缓存；发送（sòng）缓存暂时（shí）存放：1 准备发送的数据（jù）；2 已发送（sòng）未确（què）定的数据

接（jiē）收方应用进（jìn）程从 TCP 的接收缓（huǎn）存中读（dú）取字节流；接（jiē）收缓存暂时存放：1 已收到但尚未提交（jiāo）的数（shù）据；2 失序（xù）的数（shù）据（jù）
捎带确认（rèn）与（yǔ）累（lèi）积确认（rèn）：

累（lèi）积确（què）认：即不必对收到的（de）分组逐个（gè）发送确认，而是对按序到达（dá）的最后一个（gè）分（fèn）组（zǔ）发送确（què）认（rèn），这样（yàng）就（jiù）表示：到这（zhè）个分组位（wèi）置的所（suǒ）有分组都已正确收到了

捎带确认：当一个数据帧（zhēn）到达的时候后，接收方并不是立即发送（sòng）一个单独的控制帧，而是抑制（zhì）一（yī）下（xià）自己（jǐ）并且开始等（děng）待（dài），知道网络层传递（dì）给（gěi）他下一个分组（zǔ），然后，确认信息被附（fù）在往外发送的数据帧中（使用帧头中的 ack 域）。实际上，确认报文搭了（le）下一（yī）个外发数据帧的（de）便（biàn）车。

6.TCP 的拥塞控制：网（wǎng）络拥塞的判断（duàn），传输轮次与（yǔ）拥塞窗口（kǒu）大小的关（guān）系（慢开始与（yǔ）拥塞避免（miǎn），门限 ssthresh，重（chóng）传计时器超时与三个重复 ACK）

网络拥塞的判断：重传定时器超时（shí）
*** 传输轮次与拥（yōng）塞窗口大小的（de）关系（慢开始与拥塞避免，门限（xiàn） ssthresh，重传计时器超（chāo）时与三个重（chóng）复 ACK）***：

慢开始：每经过一个 RTT，cwnd 翻倍

拥塞避免（miǎn）：每经过一（yī）个 RTT，cwnd 加一（yī）

慢开始门限 ssthresh：当 cwnd = ssthresh 时由（yóu）指（zhǐ）数增长切换为线性增长；ssthresh=24 时，重传计时器超时，发（fā）送方（fāng）判断为（wéi）网（wǎng）络（luò）拥塞。调整 ssthresh=cwnd/2，拥塞窗口 cwnd=1，执行慢开始

7.TCP 连接：TCP 的（de）套接字，三次握（wò）手建立 TCP 连接（jiē），四次握手（shǒu）释放 TCP 连接

TCP 的套（tào）接字：就（jiù）是（shì）对网络中不（bú）同（tóng）主机上（shàng）的应用进程（chéng）之间进行双（shuāng）向通信的端点的抽象（xiàng）。一个套接字就是网络上（shàng）进程通信的一（yī）端，提供了（le）应（yīng）用层进程（chéng）利用网（wǎng）络协议交换数据的机制
三次握手建立 TCP 连接：

刚开（kāi）始客户端（duān） A 和（hé）服（fú）务端 B 都是关闭的

B 的 TCP 服务器进程被动打开，准备（bèi）接受客（kè）户（hù）进程（chéng）的连接（jiē）请求（qiú）

A 主动（dòng）打开（kāi），A 向 B 发（fā）出 SYN 报（bào）文段，选择初始序号，不携带数据。SYN=1,SEQ=X

B 收到（dào） SYN 报文段，发回 ACK 报文段，选择初始（shǐ）序（xù）号（hào），分（fèn）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（bào）文段，可携带数据。通知上层应用进程：TCP 连（lián）接已（yǐ）建立。

B 通知其上层应用进程 TCP 连接已经建立。

四（sì）次握手释放 TCP 连接：

客户端（duān） A 主（zhǔ）动关闭。A 向 B 发出 FIN 报文段，并停止发送是数据。FIN=1,seq=u

B 通知应用进程。B 收到 FIN 报文段，回复 ACK 报文段。TCP 连接（jiē）处于半关（guān）闭状态（tài）：B 仍可发送数（shù）据（jù）。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被动关闭。若 B 已经没有要向 A 发送的数据，向 A 发送 FIN 报（bào）文段。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

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

B 收（shōu）到 ACK 报文段后（hòu），TCP 连接关闭。