运输层的作用

运输层向它上面的应用（yòng）层提供通信服务（提（tí）供端到端（duān），进程到进程的可靠（kào）通信），为运（yùn）行在（zài）不同 host 上的（de）进程（chéng）提供逻（luó）辑通信，向高层用户屏蔽通信子网的细节

2.UDP 和（hé） TCP 的（de）特点，及使用它（tā）们的应用程序，熟知（zhī）端口号

UDP 和 TCP 的特点：

UDP

支持单播、多播（bō）、广播

无连接，不可靠

可以任何速率（lǜ）发送数据

TCP

仅单（dān）播，不支持（chí）多播、广播（bō）

面向连（lián）接，可靠按序

流量（liàng）控（kòng）制（发送速率（lǜ）不超（chāo）过接（jiē）收方的接收能（néng）力）

拥塞（sāi）控制（网（wǎng）络过（guò）载时限（xiàn）制发送方（fāng）的发送速率）

及使用（yòng）它们的应用程序：

熟知端口号：

3.UDP：首部（bù）格式，检验和

首（shǒu）部格式：

检验和：

发（fā）送端：

先设置检验和字段为 0

每（měi）两个字节为一组，进位累加求和，多（duō）出的加到最后一位

把求和结果求反，求反即（jí）转（zhuǎn）换成 2 进制后，0 变 1,1 变 0

把计算结果放入（rù）检验和字段

接收（shōu）端

把每 2 个字节为一（yī）组，进位（wèi）累加求和

把求和结（jié）果求（qiú）反：为 0 即未检验出（chū）差错（不排（pái）除没检测出（chū）来的错误（wù））

4.TCP 的首部格式（端口号，序号，确认号，窗口，首部（bù）长度，检验和（hé），6 个标志位）

端口号：各占（zhàn） 2 个字节
当访问百度时，源端口使用客户（hù）端系统（tǒng）随机分配的（de）端口号，目的端口是使用熟知端（duān）口号 80
序号：占 4 个字节（jiē）。序号范（fàn）围是【0~2^32-1】，循环使用（yòng）
确认号：占 4 个字节，是（shì）期望收到对方下一（yī）个报文（wén）段的第一（yī）个（gè）数（shù）据字节的序号。若确认（rèn）号为 N，则代表：序号（hào） N-1 为止的所有数据都（dōu）已正（zhèng）确收到
窗口（kǒu）：占 2 个（gè）字节。窗口值是（shì）【0~2^16-1】之间（jiān）的整数。窗口指的是发送本报文段的一（yī）方的接收窗（chuāng）口。窗口值告（gào）诉对方：从本报（bào）文段（duàn）首部中的确认号算起，接收方目前（qián）允许对方发送的（de）数据量。窗口值作为接收方让发（fā）送方设置其发送（sòng）窗（chuāng）口的（de）依据。
窗口字（zì）段明确指出了现在（zài）允许对方（fāng）发送的数据（jù）量。窗口值（zhí）经（jīng）常在动（dòng）态变（biàn）化着
首部长度：占 4 位，也叫数据偏（piān）移，最小 20，最大 60
检验（yàn）和：占 2 位，检（jiǎn）验（yàn）和字段检验的范围包括首部和（hé）数据两部（bù）分
6 个标志（zhì）位：

紧急（jí） URG：当 URG=1 时，表明紧（jǐn）急指针（zhēn）字（zì）段（duàn）有效。紧急指（zhǐ）针（zhēn）：指出在（zài）本报文（wén）段中（zhōng）紧急数据共有多少个字（zì）节（紧急数据（jù）放在本报（bào）文段数据（jù）的最（zuì）前面）

确认 ACK：只有当 ACK=1 时确认号字段才有效（xiào）

推送 PSH：接收方 TCP 收到 PSH=1 的报文段，就尽快地（dì）交（jiāo）付接收（shōu）应用进（jìn）程（chéng），而不再等到（dào）整个缓存都填满了后再向上交付

复位 RST：当 RST=1 时（shí），表明 TCP 连接（jiē）中出（chū）现严重（chóng）差错，重新（xīn）建立运输连接

同步（bù） SYN：同步 SYN=1 表示（shì）这是一个连接请求或连（lián）接接受报（bào）文

终止 FIN：FIN=1 表明发送端的（de）数据已发送完毕，并要求释放运输连接

5.TCP 的可靠（kào）传输：超时重传机制，TCP 流量控制（序（xù）号，确（què）认号，确认标志位，窗口，死锁问题与（yǔ）持（chí）续计时器），发送缓存和接受缓存的作用，捎带确认（rèn）与累积（jī）确（què）认

超时重传机（jī）制（zhì）：
超时计时器时间 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
测（cè）量多个（gè） sampleRTT 求平均值，形成（chéng） RTT 的（de）估计值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值α=1/8
测量 RTT 的变（biàn）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（kòng）制（zhì）（序号，确认号，确认标志位，窗口，死锁问题（tí）与持续计时（shí）器（qì）） ：

序号：发送（sòng）窗口里面的序（xù）号（hào）表示允许（xǔ）发（fā）送的（de）序号

确认号：表（biǎo）明主机期望收到的下一个（gè）序（xù）号，而上一个序（xù）号（hào）位置的（de）数据已经（jīng）收到了

确（què）认标（biāo）志位：

窗口：窗口（kǒu）指的是发送本报文段（duàn）的一方的接收窗口（kǒu）；发送窗口表示：在没有收到（dào） B 的确（què）认的情况下，A 可以连续把窗口（kǒu）内的数据（jù）都（dōu）发送（sòng）出去。

死（sǐ）锁（suǒ）问题：发送方等待接收方通知窗口大小，接收方等待发送方发送数据

持续计时器（qì）：当发送方（fāng）收到接收方的零窗口通知，启动持（chí）续计时器。若持续计时器到期（qī），就发送一个零窗口探（tàn）测报文段

接（jiē）收（shōu）方（fāng）发送的确（què）认报文段中：
若窗口仍是零，则重置持续计时器（qì）
若窗口（kǒu）不是零，则（zé）死锁打开
发送缓（huǎn）存和接受缓存的作用：

发送方（fāng）应用（yòng）进程把（bǎ）数据发送到 TCP 的发送缓存；发（fā）送缓存暂时存放：1 准备（bèi）发（fā）送的数据；2 已发送未确定的（de）数据

接（jiē）收方应用进程从 TCP 的接收缓存中读取字节流；接收缓存（cún）暂时（shí）存放：1 已收到（dào）但尚未（wèi）提交（jiāo）的数据；2 失序（xù）的（de）数据
捎带确认与累积确认：

累积确认：即不必对收到的分组逐个（gè）发送（sòng）确认，而是对按（àn）序到达（dá）的最（zuì）后一个分组发送确认，这样就表示（shì）：到这个分组位置的所有分组（zǔ）都已正确收到（dào）了

捎带确认：当一个数据帧到达的时候后，接（jiē）收方并不是（shì）立即发送（sòng）一个单独的控（kòng）制（zhì）帧，而是抑（yì）制一下自（zì）己并且开始等待，知道网络层（céng）传递给他下一个分组，然后，确（què）认信（xìn）息被附在往外发送（sòng）的数据帧中（使用（yòng）帧头（tóu）中的 ack 域）。实际（jì）上，确认报文搭了下一个外（wài）发数据帧的便（biàn）车。

6.TCP 的拥塞控制：网络拥塞的判断，传（chuán）输轮（lún）次与拥（yōng）塞窗口大小的（de）关系（慢开始与拥塞避免，门限 ssthresh，重传计时器（qì）超时与三个重复 ACK）

网络拥塞的（de）判（pàn）断：重传定时器超时（shí）
*** 传输轮次与拥塞窗口（kǒu）大小的关系（慢开（kāi）始与拥塞避免（miǎn），门限 ssthresh，重传（chuán）计时器超时与（yǔ）三（sān）个（gè）重复 ACK）***：

慢开始：每经（jīng）过（guò）一（yī）个 RTT，cwnd 翻（fān）倍

拥塞避免：每经过一（yī）个 RTT，cwnd 加一

慢开始门限 ssthresh：当 cwnd = ssthresh 时（shí）由指数增长切换为线性增（zēng）长；ssthresh=24 时，重传（chuán）计时器超时，发送方判断为网络拥（yōng）塞。调整 ssthresh=cwnd/2，拥塞窗口 cwnd=1，执行慢开始

7.TCP 连接：TCP 的套（tào）接字，三次（cì）握（wò）手建立 TCP 连（lián）接，四（sì）次（cì）握手释放 TCP 连（lián）接

TCP 的（de）套接字：就是对网（wǎng）络中不（bú）同主机上的（de）应用进程之（zhī）间进行双（shuāng）向通信的端（duān）点的抽象。一个套接字就是网络上进程通信的（de）一端，提供了应用层进程利用网络（luò）协议交（jiāo）换（huàn）数（shù）据的机（jī）制
三（sān）次握（wò）手（shǒu）建（jiàn）立 TCP 连接：

刚开始（shǐ）客户端 A 和服务端（duān） B 都是关（guān）闭的

B 的 TCP 服（fú）务器进程被动打开（kāi），准（zhǔn）备接受客户进程的（de）连接请求

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

B 收到 SYN 报文段，发（fā）回 ACK 报（bào）文段，选择初始序（xù）号（hào），分配缓存，不携带数（shù）据。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（lì）。

B 通知其上层应用进程 TCP 连接（jiē）已经建立。

四次握（wò）手释放 TCP 连接：

客户（hù）端（duān） A 主（zhǔ）动关闭。A 向 B 发出（chū） FIN 报（bào）文（wén）段（duàn），并停（tíng）止发送是数据。FIN=1,seq=u

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

B 被动关闭。若 B 已经没（méi）有（yǒu）要向 A 发送（sòng）的数据，向 A 发送 FIN 报文段。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

A 收（shōu）到 FIN 报文段后，必须发（fā）出（chū） ACK 报文段。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 报文段后，TCP 连接关闭。