计算机网络学习20250527
传输层
传输层探究的问题
- 建立在不可靠网络上的可靠通信
- 连接建立和拆除，握手
- 拥塞和流量控制以及多路复用和分解
传输层协议：为运行在不同主机上的应用进程之间提供逻辑通信
TCP特点：有序交付，可靠，面向连接，流量拥塞控制
UDP特点：无序交付，不可靠，无连接
多路复用和多路分解
多路复用：从不同套接字中收集数据块，封装首部信息，生成数据段送给网络层
多路分解：将传输层数据段中的数据交付到正确的套接字
端口号：16bit，0-65535
0-1023：周知端口号，保留给周知应用层协议使用
1024-65535：可以随意使用
端口分配给进程：
客户端——随机在1024-65535中分配未使用的
服务器端——若为周知应用，则分配特定的0-1023之间的端口号
UDP
- UDP套接字：目的IP地址，目的端口号
- UDP应用：流多媒体应用，DNS，SNMP，RIP路由选择表更新
- 优点
（1）无需建立连接，不会引入相应时延
（2）简单，无需维护连接状态
（3）分组首部开销小，TCP 20字节，UDP 8字节
（4）无拥塞控制机制 - 数据段结构
- 首部：8字节，4个字段，每个字段2字节
源端口号
目的端口号
长度：包括首部在内的UDP数据段长度
（http响应报文中的长度指文件长度，不包括首部）
校验和：实现端到端的检错
TCP
- TCP报文结构
首部字段：20字节固定长度+可选
数据字段：应用层数据小于等于MSS 1460字节
首部
- 源端口号 目的端口号
- 序号字段（32bit）seqnum：数据字段第一个字节的序号
- 确认号字段（32bit）Ack：期望收到的第一个字节的序号
- 接收窗口字段（16bit）：用于流量拥塞控制，告知对方自己愿意接收的字节数，让对方调节发送窗口
- 首部长度字段（4bit）
- 校验和字段（16bit）
- 选项字段
- 标志字段（6bit）
ACK：表示确认号字段有效
SYN：同步
FIN：终止，释放TCP连接
URG：紧急指针标志位
PSH：推送标志位，置1时尽快将数据交付，不等待缓冲区填满
RST：复位标志位，置1时TCP连接发生严重错误，需重新建立连接
- 流量控制
消除发送方使接收方缓存溢出的可能性，使发送方和接收方速率匹配
接收方为每个TCP连接分配接收缓存rcvbuffer，空闲空间=rcvbuffer-已缓存TCP数据=接收窗口round
接收方通过TCP首部中接收窗口round告知对方自己愿意接收的字节数，使对方的发送窗口N小于round，限制发送方发送的速率 - TCP连接管理
建立连接——TCP三次握手
（1）客户端发送SYN报文给服务器，表示希望建立连接，并随机生成一个初始序列号seq=x
（2）服务器收到SYN报文后，会发送SYN，ACK报文作为回应，确认收到客户端的请求，并生成自己的序列号seq=y,ack=x+1
（3）客户端收到服务器的SYN,ACK报文后，发送一个ACK报文作为回应，确认服务器的序列号，完成三次握手过程，连接建立seq=x+1,ack=y+1
SYN报文不可以带数据，ACK报文可以带数据
关闭连接——TCP四次挥手
（1）一方发送一个FIN报文，表示希望关闭这个方向的连接
（2）另一方收到FIN报文后，发送一个ACK报文作为回应，确认收到关闭请求
（3）另一方再发送一个FIN报文，表示希望关闭另一个方向的连接
（4）第一次发送FIN报文的一方收到FIN报文后，发送一个ACK报文作为回应，确认连接的关闭