传输层

1. 传输层提供的服务

链路层提供链路上节点之间的逻辑通信
网络层提供主机上的逻辑通信
传输层提供不同主机上的进程之间的逻辑通信

传输层是面向通信的最高层，用户功能的最底层，传输层只存在于主机上，通信子网中的路由器没有传输层

传输层是端到端的，已经不属于通信子网

提供服务

包括差错控制，传输服务，流量控制

UDP 差错检测之后直接丢弃无连接的服务
用于TFTP，DNS，SNMP和RTP
TCP 差错检测之后重传面向连接的服务
不提供广播和多播功能
用于FTP，HTTP，TELNET等等

1.1 端口

应用进程通过端口进行标识，端口号长度为16 bit，有65536个不同端口

熟知端口号需要记忆

Socket

Socket就是IP地址+端口号，唯一标识一台主机上的一个进程

2. UDP

UDP仅在IP的服务上增加了两个基本功能，复用与分用+差错检测

UDP的特点包括开销小，可多播

UDP常用于一次性传输较少数据的网络应用，以及多媒体应用（IP电话，视频会议，流媒体）

UDP的具体行为

2.1 UDP的首部格式

UDP的首部包含8B，里面有4个字段，每个字段都是2B

源端口，不需要对方回信时可以选择全为0
目的端口
长度，首部+数据的长度，最小值为8B
检验和，这个字段也可以全为0，认为我们不需要检验和

若接收方UDP发现目的端口不存在于对方主机，则ICMP发送端口不可达差错报文

2.2 UDP检验

计算检验和的时候，在UDP数据报前面加上12B的伪首部，这个东西只在计算检验和的时候存在

差错检测的方法如下

简单来说就是

检验和先设置为0
加上伪首部，把数据补成16bit的整数倍
反码计算和，然后取反码，作为检验和
发送

例子如下

习题

B 应该全为1

C UDP为8B，IP为60B，以太网为18B

3. TCP

TCP的传输单元称为报文段（segment），其建立在不可靠的IP层上面，但是解决了传输的可靠，有序，无丢失和不重复问题，有以下特点

TCP发送报文的长度由当前的窗口值和网络拥塞程度来决定

TCP的传输面向字节流

3.1 TCP segment

TCP首部的长度在20B到60B，后面由N个可选项，每个可选项的长度为4B，如果不到4B就填充到4B

3.2 TCP连接管理

TCP的连接采用客户端服务端模式，发起连接的是Client，响应连接的是Server

TCP连接建立

三次握手，前两次都不能携带数据，并且要消耗掉各自一个序号，第三次可以携带数据了，如果第三次不携带数据也不会消耗该序号

TCP连接释放

在TCP连接释放过程中，从客户端发送FIN报文算起

客户端最少等待 1RTT+2MSL
服务端最少等待 1.5RTT

3.3 TCP可靠传输

TCP采用了检验，序号，确认和重传机制实现可靠传输，TCP的检验机制和UDP一样？

序号

TCP将发送的数据视作字节流，每个字节都标上号，每个TCP segment中的序号，会标记上该segment中第一个字节的序号

确认

TCP首部的确认号，是期望收到对方的下一个报文的数据的第一个字节的序号，如上图，我们如果收到了012，那么我希望收到的下一个报文就是3，因此确认号是3

TCP采用类似于后退N帧的累积确认，如果我们收到了012和678，我们的确认号依旧为3

重传

要保证可靠的传输，还是得依赖重传机制，触发重传机制有以下两种可能

超时
TCP每次发送一个segment，都设计一个超时计时器，若重传时间到了还未收到确认，就重传这个报文
超时计时器的时间不是固定的，其会记录每次发送和收到确认的往返时间RTT，并且计算一个加权时间RTTS，让每次的RTT都影响我们RTTS，我们的RTO应该稍微大于RTTS
冗余ACK
在还未超时的时候，如果产生了冗余ACK，会导致重传
冗余ACK的设置是3次重复ACK的发送，这个3次是固定的
冗余ACK的触发，是当接收方获取了比自己期望更大序号的数据时，比如12345，我期望2，但是我收到了345，此时我会发送多个对2的ACK，直接触发重传机制
这种技术也称为快速重传