运输层的作用

运（yùn）输层向它上面的（de）应用层提（tí）供通（tōng）信（xìn）服务（提（tí）供端到端，进程（chéng）到进程的（de）可靠通信（xìn）），为运行（háng）在不同 host 上的进程提（tí）供逻（luó）辑通信，向高层用户屏蔽（bì）通信子网（wǎng）的细节

2.UDP 和 TCP 的特点（diǎn），及使用它们的应用程序，熟知端口号

UDP 和（hé） TCP 的特点：

UDP

支持单播、多播、广播

无连接，不可（kě）靠

可（kě）以任何速率发送数（shù）据

TCP

仅单播，不支持多播、广播

面向（xiàng）连接，可（kě）靠按序

流量控制（zhì）（发送速率（lǜ）不（bú）超过（guò）接收方的接收能力）

拥塞控制（网络过载时（shí）限（xiàn）制发送（sòng）方的发送速（sù）率）

及使用它们的应（yīng）用程序：

熟知端（duān）口号：

3.UDP：首（shǒu）部格式，检验（yàn）和

首部格式：

检（jiǎn）验（yàn）和：

发（fā）送端：

先设置检验和（hé）字段为 0

每（měi）两个字节为一（yī）组，进位累加求和，多出的加到最后一位

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

把计算结（jié）果放入检验和字（zì）段

接收（shōu）端

把每 2 个字节为一组，进位累加求和

把求和（hé）结果求反：为（wéi） 0 即未检（jiǎn）验出（chū）差错（不排除没检测出来的（de）错（cuò）误）

4.TCP 的首部格式（端口号，序号，确认（rèn）号，窗口，首（shǒu）部长度，检验和，6 个标志位）

端口（kǒu）号：各占 2 个字节（jiē）
当访问（wèn）百度时，源端口（kǒu）使（shǐ）用客户端（duān）系统随机分（fèn）配的端口号，目的端口是使用熟知端口号（hào） 80
序号：占 4 个字节。序号范围是【0~2^32-1】，循（xún）环使用（yòng）
确认（rèn）号：占 4 个（gè）字节，是期望收（shōu）到对方（fāng）下（xià）一个报文段（duàn）的第一个数（shù）据字节的序号。若确（què）认号为 N，则代表：序号 N-1 为止的所有数据都已正确收到
窗口：占 2 个（gè）字节。窗口值是【0~2^16-1】之间的整数。窗口指的是发送本（běn）报（bào）文段的一（yī）方的（de）接收窗口。窗口值告诉（sù）对（duì）方（fāng）：从（cóng）本报文段（duàn）首部中的确认号（hào）算（suàn）起，接收方目前允许对方发送的数据量（liàng）。窗口值作为接收（shōu）方让发送方设置其（qí）发送窗口的依据。
窗口字段明（míng）确指出了现（xiàn）在允许对（duì）方发送的（de）数（shù）据量。窗口值经常在（zài）动态变化着
首部长度：占（zhàn） 4 位，也（yě）叫数据（jù）偏移，最小 20，最大 60
检验和（hé）：占 2 位，检验和字段（duàn）检验的范围包括首部和（hé）数据两部分
6 个标志位：

紧急（jí） URG：当 URG=1 时（shí），表（biǎo）明紧急指针字段（duàn）有效。紧急指针：指出在本（běn）报（bào）文（wén）段中紧急数据共有多少个字（zì）节（紧急数据放在本报（bào）文段（duàn）数据的最（zuì）前面（miàn））

确认 ACK：只有当 ACK=1 时确认号字段（duàn）才有效

推送 PSH：接收方 TCP 收到 PSH=1 的报文段，就尽快地交付接收（shōu）应用进程，而不再（zài）等到整个缓存都填（tián）满了（le）后再向上交付

复（fù）位 RST：当 RST=1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错，重新建立运输（shū）连接

同步（bù） SYN：同步 SYN=1 表（biǎo）示这是（shì）一个连接请求（qiú）或连接接受报文（wén）

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

5.TCP 的（de）可（kě）靠传输（shū）：超时重传（chuán）机制，TCP 流量控制（序号，确认号，确认标志位，窗口，死锁问题与持续计时器），发送缓存和接受缓存的作（zuò）用，捎（shāo）带确认与累积确认

超时重传（chuán）机制（zhì）：
超时计（jì）时器时间 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
测量多个 sampleRTT 求平（píng）均值，形成（chéng） RTT 的估计（jì）值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典（diǎn）型（xíng）值α=1/8
测（cè）量 RTT 的（de）变化值：RTTs 与 SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典（diǎn）型值：β=1/4
TCP 流量控制（序号，确认号，确认标志位，窗口，死锁问（wèn）题与持续计时器（qì）） ：

序号：发送窗口里面的序号表示（shì）允许发送的（de）序（xù）号

确（què）认（rèn）号（hào）：表（biǎo）明主机期望收到（dào）的下一个（gè）序号，而上一个序号位置的数（shù）据已（yǐ）经收到了

确认（rèn）标志（zhì）位（wèi）：

窗口：窗口指的是发送本报文段的一方的接收窗（chuāng）口；发送窗口（kǒu）表（biǎo）示：在没有收到（dào） B 的确（què）认的（de）情况（kuàng）下，A 可以连续把窗口内（nèi）的数据都发送出去。

死锁（suǒ）问题（tí）：发送方等待（dài）接收方通（tōng）知窗（chuāng）口（kǒu）大小，接收方（fāng）等待发送方发送数（shù）据

持（chí）续计时器（qì）：当发送方收到接收方的零窗口通知，启动持续计时器。若（ruò）持续计时（shí）器（qì）到（dào）期，就发送（sòng）一个（gè）零窗口探测报文（wén）段

接（jiē）收方发送的确认报文段（duàn）中：
若窗（chuāng）口仍是零（líng），则重置（zhì）持（chí）续计时器
若窗口不是零（líng），则死（sǐ）锁打开
发送缓存（cún）和接受缓存的作用：

发送方应用进程把数据发送（sòng）到 TCP 的发送缓存（cún）；发送缓（huǎn）存暂时（shí）存放（fàng）：1 准备发送（sòng）的数据（jù）；2 已发送（sòng）未确定的数据

接收方应用进程从 TCP 的接收缓存中（zhōng）读取字节流；接（jiē）收缓存暂（zàn）时存（cún）放：1 已（yǐ）收（shōu）到但尚未提交（jiāo）的数据；2 失序的数（shù）据
捎带确认与（yǔ）累（lèi）积确（què）认：

累积确认：即不必对（duì）收到的分组逐个发（fā）送确认，而是对按序到达的最后一个（gè）分（fèn）组（zǔ）发送确（què）认，这样就表示：到这个分组位置的（de）所有分组都已正（zhèng）确收到了

捎带确认：当（dāng）一个（gè）数据帧到达的（de）时（shí）候后（hòu），接收方并（bìng）不（bú）是立（lì）即（jí）发送一（yī）个单（dān）独的控（kòng）制帧，而是抑（yì）制一下（xià）自己并且开始等待，知（zhī）道网（wǎng）络（luò）层传递给他下一个分组，然后，确认（rèn）信息被附在往外发（fā）送的数据帧中（使用帧（zhēn）头中的 ack 域）。实际上，确认报文搭了（le）下一个外发数（shù）据帧（zhēn）的便车。

6.TCP 的（de）拥（yōng）塞控制：网络拥塞的判断（duàn），传（chuán）输轮次（cì）与拥塞窗口（kǒu）大（dà）小的（de）关系（慢开始与拥塞（sāi）避免，门限 ssthresh，重传计时器超时与三个（gè）重复（fù） ACK）

网（wǎng）络拥塞的判断：重传定时器超时
*** 传输轮次与拥塞（sāi）窗口大小的关系（慢（màn）开（kāi）始与拥塞避免，门限 ssthresh，重传计（jì）时（shí）器超时与三（sān）个（gè）重复 ACK）***：

慢开始（shǐ）：每经过一（yī）个 RTT，cwnd 翻倍

拥塞避免：每经过一个 RTT，cwnd 加一

慢开始门（mén）限 ssthresh：当 cwnd = ssthresh 时由指数增长（zhǎng）切换为线性增长；ssthresh=24 时，重传计时（shí）器超（chāo）时（shí），发送（sòng）方判断为（wéi）网络拥（yōng）塞。调整 ssthresh=cwnd/2，拥塞（sāi）窗口 cwnd=1，执行（háng）慢开始

7.TCP 连接：TCP 的套接字，三次握手建立 TCP 连（lián）接（jiē），四（sì）次握手释放 TCP 连（lián）接

TCP 的套接字：就（jiù）是（shì）对网络中不同主机上的应（yīng）用进（jìn）程之间进行（háng）双（shuāng）向通（tōng）信的端（duān）点的抽（chōu）象（xiàng）。一个套接字就是网（wǎng）络上进程通信的一（yī）端，提供了应用层（céng）进程（chéng）利用网络协议（yì）交换数据的机（jī）制
三次握（wò）手建立 TCP 连接：

刚开始客户端 A 和服务端（duān） B 都是关闭（bì）的

B 的 TCP 服务器进程被动打开，准备接受（shòu）客（kè）户（hù）进程的连接请求

A 主动打（dǎ）开（kāi），A 向（xiàng） B 发（fā）出 SYN 报文（wén）段，选择（zé）初始（shǐ）序号，不携带数据。SYN=1,SEQ=X

B 收（shōu）到 SYN 报（bào）文段（duàn），发（fā）回 ACK 报文段（duàn），选择初始序（xù）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（duàn），可（kě）携带数据。通知上层应用（yòng）进程：TCP 连接已建立。

B 通知其上层（céng）应用（yòng）进程（chéng） TCP 连接已经（jīng）建立。

四次握手释放 TCP 连接：

客户端 A 主动关闭（bì）。A 向 B 发出 FIN 报（bào）文段，并停止（zhǐ）发送（sòng）是（shì）数（shù）据。FIN=1,seq=u

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

B 被动关闭（bì）。若 B 已经（jīng）没有要向 A 发送（sòng）的数据，向 A 发送 FIN 报文段（duàn）。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

A 收到（dào） FIN 报（bào）文段后，必须发出（chū） ACK 报文段（duàn）。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 报文段后，TCP 连（lián）接（jiē）关闭。