运输层的作用

运（yùn）输（shū）层向它上面的应用层提供通（tōng）信服务（提（tí）供端到端，进程到进程（chéng）的可靠通信），为运行在不同 host 上（shàng）的进（jìn）程提供（gòng）逻辑通信，向高层用户屏蔽通（tōng）信子网的细节

2.UDP 和 TCP 的特点，及使用它们的应用程序，熟知端口号（hào）

UDP 和 TCP 的特点：

UDP

支持单播、多播（bō）、广（guǎng）播

无连接，不可（kě）靠

可以（yǐ）任（rèn）何速率发送（sòng）数据

TCP

仅单播，不支持多播、广（guǎng）播

面（miàn）向连接，可靠按序

流量（liàng）控制（发送（sòng）速（sù）率（lǜ）不超过接收方的接收能力）

拥塞控制（网络过载（zǎi）时限制发送方的发送速率）

及使用它们的应（yīng）用（yòng）程序：

熟知端口号：

3.UDP：首部格（gé）式，检验和

首部（bù）格（gé）式：

检验和：

发（fā）送（sòng）端：

先（xiān）设（shè）置检验（yàn）和（hé）字段为 0

每两个字节（jiē）为一组，进（jìn）位累（lèi）加求和，多出的加到最（zuì）后一位

把求（qiú）和结果求（qiú）反，求反即转换成（chéng） 2 进制后，0 变 1,1 变 0

把计算结果放入检验和字（zì）段

接收端

把每 2 个字节为一组，进（jìn）位累加求和

把求和结果求反：为 0 即未检验出（chū）差（chà）错（不（bú）排除（chú）没检测出（chū）来的（de）错误）

4.TCP 的首部（bù）格式（端口号（hào），序号，确（què）认号，窗口，首部长度，检验（yàn）和，6 个标志位）

端口号：各占 2 个（gè）字节
当访问百度时，源端口使用（yòng）客户端（duān）系统随机分配的端口号，目的端口（kǒu）是使用熟知（zhī）端口号 80
序号：占 4 个（gè）字节。序号范围是【0~2^32-1】，循环使用
确认（rèn）号：占 4 个字（zì）节，是（shì）期望收到对方下一个（gè）报文段（duàn）的第一个数据字节的序号。若确认号为 N，则代表：序号 N-1 为止的所有数据都已正确（què）收到
窗口：占 2 个字节。窗口值是【0~2^16-1】之间（jiān）的整（zhěng）数（shù）。窗口指的是发（fā）送本（běn）报（bào）文段的（de）一方（fāng）的接收窗口。窗口值（zhí）告诉对方：从本报文（wén）段首（shǒu）部中的确认（rèn）号算起，接收（shōu）方目前允（yǔn）许对方（fāng）发送（sòng）的数（shù）据量。窗口值作为接收方让（ràng）发送方设置（zhì）其发送窗口的依（yī）据。
窗口（kǒu）字（zì）段明确指出了现在允（yǔn）许对方发送的数据量。窗口值经常在动（dòng）态变化着
首部长度：占 4 位，也叫数据偏（piān）移，最（zuì）小 20，最大 60
检验（yàn）和：占 2 位，检验（yàn）和字段检（jiǎn）验的范（fàn）围包括首部和（hé）数据两部分
6 个标志位：

紧急 URG：当 URG=1 时，表（biǎo）明紧急指针字段有效。紧急指针：指（zhǐ）出在本报文段中紧急数据共（gòng）有多少（shǎo）个字节（紧（jǐn）急数据放在本报文段（duàn）数据的最前面）

确认 ACK：只（zhī）有当 ACK=1 时确认（rèn）号字段才有效

推送 PSH：接（jiē）收（shōu）方 TCP 收（shōu）到 PSH=1 的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而（ér）不（bú）再（zài）等（děng）到整个（gè）缓存都填满了（le）后（hòu）再向（xiàng）上交付

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

同（tóng）步 SYN：同步 SYN=1 表示这是一个连（lián）接请（qǐng）求或连接接受报文

终止 FIN：FIN=1 表明发送端的数据已（yǐ）发送（sòng）完毕，并（bìng）要（yào）求释放运（yùn）输连接

5.TCP 的（de）可靠传输：超时重（chóng）传（chuán）机制，TCP 流量控制（序号，确认（rèn）号，确认（rèn）标（biāo）志位，窗口，死锁（suǒ）问题（tí）与持（chí）续计（jì）时器），发送缓存和接受缓存的作（zuò）用，捎带（dài）确认与累积确认

超（chāo）时（shí）重（chóng）传机制：
超时计时器时间 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
测量多（duō）个 sampleRTT 求（qiú）平均（jun1）值（zhí），形（xíng）成 RTT 的估计值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值α=1/8
测量 RTT 的（de）变化值：RTTs 与 SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（zhì）（序（xù）号，确认号，确认标志位，窗口（kǒu），死锁问题与持续计时器） ：

序号：发送窗口里（lǐ）面的序（xù）号表示允许发送的序号

确认号：表明（míng）主机期望收到的（de）下一个序号，而上一个序号位置的数据已（yǐ）经收到了

确认（rèn）标志位：

窗口（kǒu）：窗（chuāng）口（kǒu）指的是发（fā）送（sòng）本（běn）报文段的一方的接收窗口；发（fā）送（sòng）窗口表示：在没有收到 B 的确认的情（qíng）况下（xià），A 可（kě）以连（lián）续把（bǎ）窗口内的数据都发送出去。

死（sǐ）锁（suǒ）问（wèn）题：发送方等（děng）待接（jiē）收方通知（zhī）窗口大小，接收方等（děng）待发送方（fāng）发送数据

持续计时器：当（dāng）发送方（fāng）收到接收（shōu）方的零窗（chuāng）口通知，启动持续计时器。若持续计时器到期，就发送一个零窗（chuāng）口探测报文段

接收方（fāng）发送的确认报文段中：
若窗口仍是零（líng），则重置持续（xù）计时器
若窗（chuāng）口不是零，则死锁打开
发送缓存和接受缓存的作（zuò）用：

发送方应用进程（chéng）把数据发送到 TCP 的发送缓存（cún）；发（fā）送缓存暂时存放：1 准备（bèi）发送的数据；2 已发送未（wèi）确（què）定（dìng）的数据

接收方应用进程从 TCP 的接收缓存中读取字节流；接收缓（huǎn）存暂时存放：1 已收到但尚未（wèi）提交的数（shù）据；2 失序的数（shù）据
捎（shāo）带确认与累积确认：

累积确认（rèn）：即（jí）不必（bì）对收到的分组逐个发送确认，而是对（duì）按序到（dào）达的最后一个分（fèn）组发送确认（rèn），这样就表示（shì）：到这个分组位置的所有分组都已正（zhèng）确收到了（le）

捎带确认：当一（yī）个数据帧到达的时候（hòu）后（hòu），接收方并不是立即发送一个单独的控制帧，而是抑制一（yī）下自己并且开始等待，知道网络层（céng）传（chuán）递给他下一个分组，然后，确认（rèn）信息被（bèi）附在往外发送的数据（jù）帧中（zhōng）（使用帧头中的 ack 域）。实（shí）际上，确认（rèn）报文（wén）搭了下（xià）一个外发数据（jù）帧的便车（chē）。

6.TCP 的拥塞控制：网络拥塞的（de）判断（duàn），传输轮次与拥塞窗口大小的关系（慢开始与（yǔ）拥塞避（bì）免（miǎn），门限 ssthresh，重传计（jì）时（shí）器超（chāo）时与三个重（chóng）复（fù） ACK）

网络（luò）拥塞的（de）判断：重传定（dìng）时器超时
*** 传输轮（lún）次与拥（yōng）塞窗口大小的关系（慢开始与拥（yōng）塞避免，门（mén）限 ssthresh，重传计时器超时与三（sān）个（gè）重复 ACK）***：

慢开始：每经过一个 RTT，cwnd 翻倍

拥塞避免：每经（jīng）过一个 RTT，cwnd 加一

慢开始门限 ssthresh：当 cwnd = ssthresh 时由指数（shù）增长切换为线性（xìng）增长；ssthresh=24 时，重（chóng）传计时器超时，发（fā）送方判断为网络拥塞。调整（zhěng） ssthresh=cwnd/2，拥（yōng）塞窗口 cwnd=1，执行慢开始

7.TCP 连接：TCP 的套接字，三次（cì）握手建立 TCP 连接（jiē），四次握手释放（fàng） TCP 连接

TCP 的套接（jiē）字（zì）：就是对（duì）网络中不同主机上的应用进（jìn）程之间进行双（shuāng）向通信的端点的（de）抽象。一个（gè）套（tào）接字就是网络上进程（chéng）通信的一端，提（tí）供了（le）应用层（céng）进程利用（yòng）网络协议交换数据的机（jī）制
三次握手建立 TCP 连接：

刚开始客户端（duān） A 和服（fú）务（wù）端（duān） B 都是关闭的

B 的 TCP 服务（wù）器进（jìn）程被（bèi）动（dòng）打开，准（zhǔn）备接受客户进（jìn）程的连接请求

A 主（zhǔ）动打开，A 向 B 发出 SYN 报文段（duàn），选择初始序号，不（bú）携带数据。SYN=1,SEQ=X

B 收到 SYN 报（bào）文段，发回 ACK 报文段，选择初始序号，分配缓存（cún），不携带数据。SYN=1.ACK=1.SEQ=Y,ack=x+1

A 向 B 发送 SYN+ACK 报文段，可（kě）携带数据。通（tōng）知上层应（yīng）用（yòng）进程：TCP 连接已建立。

B 通知其上层应用进程 TCP 连（lián）接已经建（jiàn）立。

四（sì）次握手释放 TCP 连接：

客（kè）户端（duān） A 主（zhǔ）动（dòng）关（guān）闭。A 向 B 发出 FIN 报文段，并停止发送是数据。FIN=1,seq=u

B 通（tōng）知应用进程。B 收到 FIN 报（bào）文段，回复 ACK 报（bào）文段。TCP 连（lián）接处于半关闭状态：B 仍可发（fā）送数据。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被动关（guān）闭（bì）。若 B 已经没（méi）有要向 A 发送的数据（jù），向 A 发（fā）送 FIN 报文段（duàn）。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（duàn）。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收（shōu）到 ACK 报文段后，TCP 连接关闭。