第五章 运输层

第五章 传输层

1. 概述

1. udp特点

• 无连接。发送数据前不需要建立连接，发送结束也不需要断开连接
• 最大努力交付 也就是不可靠交付
• 支持1对1 1对多 多对多通信
• 没有拥塞控制工能
• 面向报文的，对于应用层下来的报文 不会拆分，也不会合并
• 首部开销小 只有8个字节

2.tcp特点

• 面向连接的，发送数据前需要建立连接，发送结束 需要断开连接
• 可靠交付。没有失序 重复 丢失的问题
• 支持支1对1通信
• 全双工通信
• 面向字节流

2. UDP(用户数据包协议)

• 源端口
• 目标端口
• 长度 UDP首部和UDP数据部分之和
• 校验和 校验 数据和首部两部分

3.tcp(传输控制协议)

TCP首部

TCP首部=固定（20字节)+选项(可变部分最大40字节)

• 数据偏移：占4个二进制位，单位是4字节，最大值是60字节。

  • TCP报文中，数据部分的起始处 距离TCP报文段起始处的距离
  • 也是TCP首部的长度。首部最大长度是60字节，首部固定是20字节，所以选项最大是40字节

• 检验和：检验的是数据部分和首部部分 以及12字节的伪首部。

• 保留：目前还没有什么用途，全为0。

• 源端口 目的端口 各占2字节

• 序号：符号seq,TCP是面向字节流的，在一个TCP连接中 传送的字节流中的每个字节都是按顺序编号的。(为了做到可靠传输)

  • 占4字节 大小是 从[0,2³²-1],当序号增加到2³²-1之后，会从0开始
  • 举例：发送400字节。
    • 序号0 ，0-99字节
    • 序号100 ，100-199字节
    • 序号200 ，200-299字节
    • 序号300,300-399字节

• 确认号：符号ack,占4字节 ，期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节序号。

  • 当ACK=1的时候，确认号才有效。

  • TCP为了实现可靠传输，接收方在收到几个数据报后，就需要给发送方 发送一个确认数据报，告诉发送方下一个数据报该发送第多少个字节了。

  • 如果确认号是N,代表，发送方下一次要送第N个字节的数据，而且还代表接收方已经收到了N-1

    

• 窗口：占2字节。TCP有流量控制功能，窗口值告诉对方(发送方)：从本报文段的确认序号算起，接收方目前允许发送方发送的数据数量,单位是字节。

  • 距离 ack=10,rwnd=10 发送方可以发送 10-20这个范围里的数据。

• 六个二进制位

  • URG:URG=1的时候，紧急指针字段有效。告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送，不再按原来的排队顺序排队发送。
    • 实际上是让 发送端 快点发。
  • 推送PSH:当两个应用进程进行交互通信的时候，有时需要一方的指令能够得到对方的立即相应。
    • 实际上是让 接收方，快点往出取
  • 复位RST:RST=1,表明tcp连接出现了差错需要，重新连接
  • 同步SYN:TCP用于最初连接建立的同步序号。
    • SYN=1,ACK=0,代表这是个连接请求报文段
    • 如果对方同意建立连接：相应报文段中 :SYN=1,ACK=1
  • 确认ACK:当ACK=1,的时候，确认号 才有用。ACK=0的时候，确认号没有用。
    • 规定在连接建立后，所有的报文传送段必须把ACK设置为1
  • 终止FIN:用来释放连接。方FIN=1，表示此报文的发送方 数据已经发送完毕，并要求释放连接。

• 紧急指针：当URG=1的时候才有效。指出 紧急数据的末尾在 报文段数据部分的位置

  • TCP报文段：固定首部20 ，数据部分是1000字节。URG=1,紧急指针值是100，代表 数据部分前100字节是紧急数据。

流量控制 和拥塞控制

• 流量控制： 为了避免接收端 接受处理不过来，而调节发送端的发送速率，利用的是接收端的接受窗口 来调节发送端的滑动窗口

• 拥塞控制:为了避免 网络拥堵，而调节发送端的发送速率，利用的是 拥塞窗口，来调节发送端的滑动窗口

  实际发送端的滑动窗口是 接收窗口和拥塞窗口的最小值

可靠传输的实现 --停止等待协议以及该进

停止等待协议：发送端 每发送一个数据，就等待接收端的确认，等收到确认了，才会发送下一个分组。分组需要编号

超时重传（自动重传请求ARQ）：接受端每发送一个数据，就可是计时，如果在倒计时时间到 没有收到确认信息，就开始重传。

停止等待协议 信道利用率低，所以实际用的是 连续ARQ协议

TCP拥塞控制的四种算法： 慢开始 拥塞避免 快重传 快恢复

• 慢开始：由小到大逐渐增大 拥塞窗口的数值，先初始拥塞窗口为1个最大报文段MSS,等收到确认报文之后，拥塞窗口再乘以2
• 拥塞避免：当慢开始窗口增大到 门限值的时候，拥塞窗口 开始每次增加1
• 快重传：当接受方受到一个失序的分组之后，就立马发出三个重复确认 ，告知发送方丢失的数据，并立马重传
• 快恢复：当发送方 受到某个分组三次重复之后，门限值减半，而拥塞窗口也减为一半，而执行拥塞避免算法，而不是执行 慢开始算法

MSS:最大报文段 指的是tcp报文的数据部分最大长度

考题

1. 为什么在tcp首部里有一个首部长度字段 而在udp首部没有这个字段

tcp首部长度不固定 ，udp首部长度固定

2.为什么tcp首部中要把tcp的端口号放入最开始的4个字节

ICMP报文的数据部分 有 ip报文的首部和8个字节的ip数据包数据内容，这里边有tcp的源端口 和目标端口，当tcp收到这个icmp报文之后 可以知道那条连接出了错

3.端口的作用？

各种进程复用tcp udp协议，而一个进程和一个端口对应，通过端口就可以知道 接收端收到的数据应该交付给那个进程。

4.udp收到有错误的数据 如何处理

简单的丢弃

5.运输层tcp或者udp首部 伪首部的作用？

伪首部 既不向下传递也不向上交付，只是用来 计算检验和

6.套接字

端口加ip地址组成了套接字