计网五、传输层
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2021-06-18 16:09:28 星期五
I should have known |
一、传输层概述
传输层是只有主机才有的层次。
传输层的功能：
- 传输层提供进程和进程之间的逻辑通信。（网络层提供主机之间的通信）
- 复用和分用
- 传输层对收到的报文进行差错检测。
- 传输层的两种协议
传输层的两个协议
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面向连接的传输控制协议TCP
传送数据之前必须建立连接，数据传送结束后要释放连接。不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的面向连接的传输服务，因此不可避免增加了许多开销：确认、流量控制、计时器及连接管理等。
可靠，面向连接，时延大，适用于大文件 -
无连接的用户数据报协议UDP
传送数据之前不需要建立连接，收到UDP报文后也不需要给出任何确认。
不可靠，无连接，时延小，适用于小文件
传输层的寻址与端口
复用：
应用层所有的应用进程都可以通过传输层再传输到网络层。
分用：
传输层从网络层收到数据后交付指明的应用进程。
端口（逻辑端口/软件端口）是传输层的SAP，标识主机中的应用进程。
端口号只有本地意义，在因特网中不同计算机的相同端口是没有联系的。
端口号长度为16bit，能表示65536个不同的端口号。
端口号（按范围分）
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服务端使用的端口号
- 熟知端口号：给TCP/IP最重要的一些应用程序，让所有用户都知道。 0~1023
- 登记端口号：为没有熟知端口号的应用程序使用的。 1024~49151
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客户端使用：仅在客户进程运行时才动态选择的端口号。 49152~65535
在21岁的时候发现（FTP）了一个特别漂亮的姑娘，过了两年开始谈恋爱（TELNET）在一起了，再过了两年闹矛盾了于是开始删好友（SMTP），再过了二十多年也就是53岁的时候开始后悔了，于是给她打电话（DNS），但是打电话还是没办法挽回，到了80岁还是很想再见一面（HTTP）。
套接字
在网络中采用发送方和接收方的套接字组合来识别端点，套接字唯一标识了网络中的一个主机和它上面的一个进程。
套接字Socket=(主机IP地址，端口号)
二、UDP协议
用户数据报协议UDP概述
UDP只在IP数据报服务之上增加了很少功能，即复用分用和差错检测功能。
UDP的主要特点：
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UDP是无连接的，减少开销和发送数据之前的时延。
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UDP使用最大努力交付，即不保证可靠交付
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UDP是面向报文的，适合一次性传输少量数据的网络应用。
应用层给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发一个完整报文。 -
UDP无拥塞控制，适合很多实时应用
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UDP首部开销小，8B，TCP20B
UDP首部格式
UDP校验
二、TCP协议特点和TCP报文段
TCP协议的特点
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TCP是面向连接（虚连接）的传输层协议。
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每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的。
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TCP提供可靠交付的服务，无差错、不丢失、不重复、按序到达。可靠有序，不丢不重
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TCP提供全双工通信。
由此特点，TCP连接的两端设有发送缓存和接收缓存- 发送缓存：准备发送的数据&已发送但尚未收到确认的数据
- 接收缓存：按序到达但尚未被接收应用程序读取的数据&不按序到达的数据。
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TCP面向字节流
TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串的无结构的字节流。
流：流入到进程或从进程流出的字节序列。
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2021-06-21 10:00:16 星期一
It's very important to keep calm and sober at any time, but it's also very difficult!!! |
TCP报文段首部格式
三、TCP连接管理
TCP连接传输三个阶段：
连接建立 —— 数据传送 —— 连接释放
TCP连接的建立采用客户服务器方式，主动发起连接建立的应用进程叫做客户，而被动等待连接建立的应用进程叫服务器。
SYN洪泛攻击
TCP的连接释放
参与一条TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接，连接结束后，主机中的“资源”（缓存和变量）将被释放。
四、TCP可靠传输
传输层 使用TCP实现可靠传输
网络层 提供尽最大努力交付，不可靠传输。
可靠：保证接收方进程从缓存区读出的字节流与发送方发出的字节流是完全一样的。
TCP实现可靠传输的机制：
- 校验 与UDP校验一样，增加伪首部
- 序号
- 确认
- 重传
序号
确认
重传
确认重传不分家，TCP的发送方再规定的时间内（重传时间）没有收到确认就要重传已发送的报文段。—— 超时重传
TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs（加权平均往返时间）。
冗余ACK（冗余确认）
每当比期望序号大的失序报文段到达时，发送一个冗余ACK，指明下一个期待字节的序号。
发送方已发送1，2，3，4，5报文段
接收方收到1，返回给1的确认（确认号为2的第一个字节）
接收方收到3，仍返回给1的确认（确认号为2的第一个字节）
接收方收到4，仍返回给1的确认（确认号为2的第一个字节）
接收方收到5，仍返回给1的确认（确认号为2的第一个字节）
发送方收到3个对于报文段1的冗余ACK —— 认为2报文段丢失，重传2号报文段。即为快速重传
TCP的数据传输协议可对比数据链路层中的数据传输协议。。。原理大同小异
五、TCP流量控制
流量控制：让发送方慢点，要让接收方来得及接收
TCP利用滑动窗口机制实现流量控制
在通信过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小。即接收窗口rwnd（接收方设置确认报文段的窗口字段来将rwnd通知给发送方），发送方的发送窗口取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值。
发送窗口可以动态变化。
此时A不能再发送数据了，得等到B给A发送一个rwnd为非0的报文段。
那么问题来了，如果这个报文段不幸丢失了，A就会一直处于等待的状态，而B也一直等待A所发来的数据，如果没有其他措施的话A和B就会一直相互等待。。。
解决办法：
TCP为每一个连接设置一个持续计时器，只要TCP连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。
若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口探测报文段，接收方收到探测报文段时给出现在的窗口值。
若窗口仍然是0，那么发送方就重新设置持续计时器。
五、TCP拥塞控制
出现拥塞的条件：
对资源需求的总和>可用资源
网络中有许多资源同时呈现供应不足 —— 网络性能变坏 —— 网络吞吐量将随输入负荷增大而下降
拥塞控制：
防止过多的数据注入到网络中。全局性
拥塞控制的四种算法：
- 慢开始
- 拥塞避免
- 快重传
- 快恢复
慢开始和拥塞避免
快重传和快恢复
六、传输层总结
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2021-06-21 11:44:20 星期一
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