运输层的作用

运输（shū）层向（xiàng）它上面的应用层（céng）提供通信服务（wù）（提（tí）供（gòng）端到端，进程到进程的可靠通信），为运行（háng）在（zài）不同 host 上的进程提供逻辑通信，向高层用户（hù）屏蔽通信（xìn）子网的细（xì）节

2.UDP 和 TCP 的特点，及使用它们的应用程（chéng）序，熟知端（duān）口号

UDP 和（hé） TCP 的特（tè）点：

UDP

支持单播（bō）、多（duō）播、广播

无连接，不可（kě）靠

可以任何速（sù）率发送（sòng）数据

TCP

仅单（dān）播（bō），不支（zhī）持多（duō）播、广播

面（miàn）向（xiàng）连（lián）接，可靠（kào）按序

流（liú）量控制（发送速（sù）率不超过接收方（fāng）的接收能力（lì））

拥塞控制（网（wǎng）络（luò）过（guò）载时限制发送方的发送速（sù）率）

及使用它们的应用程序：

熟知端口号：

3.UDP：首部格（gé）式，检验和

首部（bù）格式：

检验和（hé）：

发送端：

先设（shè）置检验和字段为 0

每两（liǎng）个字节为一组，进位累（lèi）加求和，多出的（de）加到（dào）最后一位

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

把计算（suàn）结（jié）果放入检验（yàn）和（hé）字段

接收端（duān）

把每 2 个字节为一组，进位累加求和

把求和（hé）结果求反：为 0 即（jí）未检验出差错（不排除没检测出来的（de）错误）

4.TCP 的（de）首（shǒu）部格式（端口号，序号，确认号，窗（chuāng）口，首部长度，检验和，6 个（gè）标志位）

端口（kǒu）号：各占 2 个（gè）字节
当访问百度时，源端口使用客户端系统随（suí）机分配的端口号，目（mù）的端（duān）口是使用熟知端（duān）口号 80
序号：占 4 个字节（jiē）。序号范围是【0~2^32-1】，循环（huán）使用
确认号：占 4 个字节，是（shì）期望收到（dào）对方下（xià）一个（gè）报文段的第一个数（shù）据字节的（de）序号（hào）。若确认号为 N，则（zé）代表（biǎo）：序号 N-1 为（wéi）止的所（suǒ）有数（shù）据都已正确（què）收到
窗（chuāng）口：占 2 个（gè）字（zì）节。窗（chuāng）口（kǒu）值是【0~2^16-1】之间的（de）整数。窗口指的是发送本报文段的一方的接（jiē）收（shōu）窗口。窗口值告诉对方：从本报（bào）文段首部中的确认号算起，接收方目（mù）前允许对方发（fā）送的数（shù）据量。窗口值作为（wéi）接收方让发（fā）送方设置其（qí）发送窗口的（de）依据。
窗口字（zì）段明确（què）指出了现在允许对方发送（sòng）的数据量。窗口值经常在（zài）动态变化着
首部长度：占 4 位，也叫数据偏移，最小 20，最（zuì）大 60
检（jiǎn）验和（hé）：占（zhàn） 2 位，检验（yàn）和字段检验的范围包（bāo）括首部和（hé）数据两部分
6 个标志位：

紧急（jí） URG：当 URG=1 时（shí），表（biǎo）明紧急（jí）指针字段有（yǒu）效。紧急指针：指出在本报（bào）文段中紧（jǐn）急（jí）数据共（gòng）有多（duō）少个（gè）字节（紧急数（shù）据放在本（běn）报（bào）文段数据的最前面（miàn））

确认 ACK：只有当（dāng） ACK=1 时确认号字（zì）段才有效

推（tuī）送 PSH：接收方 TCP 收到 PSH=1 的报文段，就尽快（kuài）地交付接收应用（yòng）进程，而不（bú）再等到整个缓存都填满了后再向上交付

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

同步 SYN：同步 SYN=1 表示这（zhè）是一个（gè）连接请求或（huò）连接接受报文

终止（zhǐ） FIN：FIN=1 表明发（fā）送端的（de）数（shù）据（jù）已发送完毕（bì），并要求释放运输连接

5.TCP 的可靠传（chuán）输（shū）：超时重传机制，TCP 流量控制（序号，确认号，确认标（biāo）志（zhì）位，窗口（kǒu），死锁问题与持（chí）续计时（shí）器），发送缓存和接受缓存的作用，捎带（dài）确认与累积确认

超时重（chóng）传机制：
超时计时（shí）器（qì）时间 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
测量多个（gè） sampleRTT 求平（píng）均值（zhí），形成 RTT 的估计值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值（zhí）α=1/8
测量 RTT 的变化（huà）值：RTTs 与（yǔ） SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（序号（hào），确认号，确（què）认标志位（wèi），窗口，死锁（suǒ）问题与（yǔ）持续计时器） ：

序号：发（fā）送窗口里面的序（xù）号表示（shì）允（yǔn）许（xǔ）发送的序号

确认号（hào）：表明主（zhǔ）机期望收到的（de）下一（yī）个序（xù）号（hào），而（ér）上一个序号位（wèi）置的（de）数据已经（jīng）收到了

确认标志位：

窗口（kǒu）：窗口指的是发送（sòng）本报（bào）文段（duàn）的（de）一方（fāng）的接（jiē）收窗口；发送窗口表示（shì）：在没有收到 B 的确认的情况下，A 可以连续把窗口内的数据都发（fā）送出去。

死锁（suǒ）问题：发（fā）送（sòng）方（fāng）等待接收方通（tōng）知窗口大小，接收方（fāng）等待发送方发送数据（jù）

持续（xù）计时器（qì）：当发送方（fāng）收到接收方的零窗口通知，启动持续（xù）计时（shí）器。若持续计时（shí）器到期，就发送一（yī）个零窗口探测报（bào）文（wén）段

接收方（fāng）发送的确（què）认报文段中：
若窗口仍是零，则重置持（chí）续计时器
若窗口不是零，则死（sǐ）锁打开
发（fā）送缓存和接（jiē）受缓存的作用：

发（fā）送（sòng）方（fāng）应用进程把数据发送到 TCP 的发送缓存（cún）；发送缓存（cún）暂（zàn）时存放：1 准（zhǔn）备发送的数据（jù）；2 已发送未确定（dìng）的数据

接收（shōu）方应用进程从 TCP 的接收缓存中读（dú）取字节流；接收缓存（cún）暂时（shí）存放：1 已（yǐ）收到但尚未提交的数据；2 失序的数据
捎带确认与累积确认：

累积（jī）确（què）认：即不必对收（shōu）到的分组逐个发送确认，而是对按序到达的（de）最后（hòu）一（yī）个分组发送确认，这样就表示：到这个分组位置的所有分组都已正确（què）收到了

捎（shāo）带确认：当一个数据（jù）帧到达的时候后，接收方并不是（shì）立即发送一个单独的控制帧，而是抑制一（yī）下自（zì）己并且开始（shǐ）等待，知道网络层传（chuán）递给他（tā）下一个分组（zǔ），然后，确认信（xìn）息被（bèi）附在往外发送的（de）数据帧中（使用帧头中的 ack 域）。实（shí）际上，确认报文搭了（le）下一个（gè）外发数据（jù）帧的便车。

6.TCP 的（de）拥塞控制：网络拥塞的判断（duàn），传输轮次与拥塞窗（chuāng）口大小的关系（慢开始与拥塞避免，门限 ssthresh，重传计时（shí）器超（chāo）时与三（sān）个重复 ACK）

网络拥塞的（de）判断（duàn）：重传（chuán）定时器超时
*** 传输轮（lún）次与拥塞窗口大小（xiǎo）的关系（慢开始（shǐ）与拥塞避免，门限 ssthresh，重（chóng）传计时器超时与三个（gè）重复 ACK）***：

慢开始：每经过（guò）一个 RTT，cwnd 翻倍（bèi）

拥塞避（bì）免：每经过（guò）一个 RTT，cwnd 加（jiā）一

慢开（kāi）始门（mén）限 ssthresh：当 cwnd = ssthresh 时由指数增长切（qiē）换为线（xiàn）性（xìng）增长；ssthresh=24 时（shí），重传计时器超时，发送（sòng）方判断为网络拥塞。调整 ssthresh=cwnd/2，拥塞窗（chuāng）口（kǒu） cwnd=1，执行慢开始（shǐ）

7.TCP 连接（jiē）：TCP 的套（tào）接字，三次（cì）握手建立（lì） TCP 连（lián）接（jiē），四次握手释放 TCP 连接

TCP 的套接字：就是对网络（luò）中不同（tóng）主机上的应用进（jìn）程（chéng）之间进行双向通信的端（duān）点的抽象。一个套（tào）接字（zì）就是网络上进程通信（xìn）的一端，提供了应（yīng）用层进程利用网络协（xié）议交换数据的（de）机制
三次握手建（jiàn）立 TCP 连接：

刚开始客（kè）户端 A 和服务（wù）端（duān） B 都是关闭的

B 的 TCP 服务器进程被动打（dǎ）开，准备接受客户进（jìn）程的（de）连接请求

A 主（zhǔ）动打开，A 向 B 发出 SYN 报文（wén）段，选择（zé）初始序（xù）号，不携（xié）带数据。SYN=1,SEQ=X

B 收到（dào） SYN 报文（wén）段，发回 ACK 报文段（duàn），选择初始序号，分配缓存，不（bú）携（xié）带数据（jù）。SYN=1.ACK=1.SEQ=Y,ack=x+1

A 向 B 发送 SYN+ACK 报文段，可携带数据。通（tōng）知上层应用进程：TCP 连接已建立。

B 通知其上（shàng）层应用进（jìn）程 TCP 连接已（yǐ）经建（jiàn）立。

四次（cì）握手释放（fàng） TCP 连接：

客户（hù）端 A 主动关闭。A 向 B 发（fā）出 FIN 报文段，并（bìng）停（tíng）止发送（sòng）是（shì）数据。FIN=1,seq=u

B 通知应用进程。B 收到 FIN 报（bào）文段，回复 ACK 报文段（duàn）。TCP 连接处于半关闭状态：B 仍可（kě）发（fā）送数据。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被（bèi）动（dòng）关闭（bì）。若 B 已（yǐ）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（duàn）后，必须发出 ACK 报文段（duàn）。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 报文（wén）段后（hòu），TCP 连接关（guān）闭。