计算机网络-传输层

news2024/11/26 8:34:28

文章目录

  • 前言
  • 概述
  • 用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol)
  • 传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)
    • TCP 的流量控制
      • 拥塞控制方法
    • TCP 的运输连接管理
    • TCP 的有限状态机
  • 总结


前言

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科普:


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概述

进程之间的通信

从通信和信息处理的角度看

  • 传输层向它上面的应用层提供通信服务
    它属于面向通信部分的最高层,同时也是用户功能中的最低层
  • 通信子网中,只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有传输层
    而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能
  • 传输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信
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  • 端到端的通信
    两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信,应用进程之间的通信又称为端到端的通信
  • 复用和分用
    传输层的一个很重要的功能就是复用和分用。应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到传输层,再往下就共用网络层提供的服务
  • 传输层协议和网络层协议的主要区别
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传输层的主要功能

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  • 有连接是指信息接受后会有确认机制检测数据的准确性和完整性
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  • TCP 与 UDP
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传输层的端口

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需要解决的问题

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端口号(protocol port number)

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  • 软件端口与硬件端口的区别
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  • TCP 的端口
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  • 三类端口
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  • 常见tcp端口号
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用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol)

概述

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  • 特点
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  • 面对报文的UDP
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  • UDP 的首部格式
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  • 用户数据报 UDP 有两个字段
    数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节,由 4 个字段组成,每个字段都是两个字节
  • 在计算检验和时,临时把“伪首部”和 UDP 用户数据报连接在一起
    伪首部仅仅是为了计算检验和

传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)

特点

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TCP 面向流的概念

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TCP 的连接

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  • 套接字 (socket)
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TCP 报文段的首部格式

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  • 源端口和目的端口字段
    各占 2 字节。端口是传输层与应用层的服务接口。传输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现
  • 序号字段
    占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号
  • 确认号字段
    占 4 字节,是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号
  • 数据偏移(即首部长度)
    占 4 位,它指出 TCP 报文段数据的起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是 32 位字(以 4 字节为计算单位)
  • 保留字段
    占 6 位,保留为今后使用,但目前应置为 0
  • 紧急 URG
    当 URG = 1 时,表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据)
  • 确认 ACK
    只有当 ACK = 1 时确认号字段才有效。当 ACK  0 时,确认号无效
  • 推送 PSH (PuSH)
    接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段,就尽快地交付接收应用进程,而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付
  • 复位 RST (ReSeT)
    当 RST = 1 时,表明 TCP 连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因),必须释放连接,然后再重新建立运输连接
  • 同步 SYN
    同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文
  • 终止 FIN (FINis)
    用来释放一个连接。FIN = 1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕,并要求释放运输连接
  • 窗口字段
    占 2 字节,用来让对方设置发送窗口的依据,单位为字节
  • 检验和
    占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时,要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部
  • 紧急指针字段
    占 16 位,指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节(紧急数据放在本报文段数据的最前面)
  • 紧急指针字段
    占 16 位,指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节(紧急数据放在本报文段数据的最前面)
  • 选项字段 —— 长度可变
    TCP 最初只规定了一种选项,即最大报文段长度 MSS。MSS 告诉对方 TCP:“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。”

MSS
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其他选项
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  • 填充字段
    这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍

TCP 的流量控制

利用滑动窗口实现流量控制

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  • 考虑传输效率
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TCP的拥塞控制

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  • 拥塞控制与流量控制的关系
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  • 拥塞控制所起的作用
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  • 拥塞控制的一般原理
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  • 开环控制和闭环控制
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拥塞控制方法

慢开始和拥塞避免

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  • 慢开始算法的原理
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  • 传输轮次(transmission round)
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  • 设置慢开始门限状态变量ssthresh
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  • 当网络出现拥塞时
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  • 乘法减小(multiplicative decrease)
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  • 加法增大(additive increase)
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快重传和快恢复

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  • 快恢复算法
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  • 从连续收到三个重复的确认转入拥塞避免
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  • 发送窗口的上限值
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TCP 的运输连接管理

运输连接的三个阶段

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  • 三次握手
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TCP 的连接释放

四次挥手
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  • A 必须等待 2MSL 的时间
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TCP 的有限状态机

概述

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  • 图解
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总结

小小励志

有些事你现在不做,一辈子都不会做了。
如果你想做一件事,全世界都会为你让路。
《搭车去柏林》

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