【计网笔记】传输层

Resurgence03

已于 2024-12-21 22:30:29 修改

阅读量123

点赞数 2

分类专栏： # 计算机网络笔记文章标签：笔记

于 2024-11-27 23:44:34 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Resurgence03/article/details/143024213

版权

计算机网络笔记专栏收录该内容

10 篇文章

订阅专栏

向上应用层服务

向进程分发交付数据报
服务原语
- 提供给应用层的网络层接口
- 对应用层隐藏下层网络实现

端口

对进程的标识符

传输层根据端口号决定将来自网络层的报文交付给哪个进程
是协议栈层间的抽象接口
TSAP：传输服务接入点
- 套接字socket = {IP: 端口号}
NSAP：网络服务接入点
- IP地址
知名端口号：0~2^10-1
其他端口号：2^10~2^16-1

用户数据报协议UDP

无连接服务
- 无需socket
尽最大努力交付
- 不可靠传输
- 无拥塞控制
面向消息流传输
支持m对n的交互通信
- 支持多播

UDP首部

共8字节

伪首部
- 12字节
- 用于计算检验和，计算完即丢弃
源端口
- 2字节
- 选用
目的端口
- 2字节
- 必须使用
长度
- 2字节
- 包括首部8字节的总长度
检验和
- 2字节
- 计算方法同IP数据报
- 首部和数据部分都要检验
  - 传输层职责
  - IPv4首部检验和只检验首部

UDP消息传输

UDP收到来自应用层的报文，添加UDP首部后即交付网络层
- UDP只添加首部，不做其他任何事情
- 应用层只能自己选择合适的报文长度
一次发送一个报文

UDP收到来自网络的报文，去除UDP首部后即交付应用层
一次交付一个报文

快速UDP互联网连接QUIC

多个Web对象复用同一个UDP流

减小一台主机连接到同一个服务器上的多个Web对象的UDP连接开销
复用的Web对象间彼此不会干扰

传输控制协议TCP

可靠传输
有连接服务
- 需要socket
  - TCP连接 = {socket1, socket2} = {(IP1: port1), (IP2: port2)}
- 全双工点到点
  - 不支持多播/广播
面向字节流传输
- TCP流内信息无消息边界
- TCP给字节流中每个字节编号
发送时控制发送速率
接收时按序装配数据报

TCP首部

源端口
- 2字节
目的端口
- 2字节
序号seq
- 4字节
- 该TCP报文的第一个字节的序号
确认号ack
- 4字节
- 期望收到下一个报文段的第一个字节的序号
- 累计确认机制
数据偏移
- 4字节
- 单位为4字节
- TCP报文段的数据起点到TCP报文段的起点距离 = TCP首部长度
保留
标志位
- CWR
- ECE
- URG
- ACK
  - 确认号字段有效，表示该报文是对上面某条报文的确认
  - 在TCP连接建立后ACK必须置1
- PSH
  - 推送数据
  - 传输层收到后立刻交付应用层，不缓冲
- RST
  - 重置连接
- SYN
  - 标识连接请求或接受连接报文
    - SYN = 1 && ACK = 0：连接请求报文段
    - SYN = 1 && ACK = 1：连接接受报文段
  - SYN = 1的报文不携带数据
- FIN
  - 释放连接
    - FIN = 1：该报文发送方请求释放连接
窗口
- 2字节
- 发送该报文方的接收窗口大小 = 现在允许对方发送的数据量
  - 无窗口扩大选项时，窗口大小为2^16 - 1 = 65535
检验和
- 2字节
- 同UDP
紧急指针
- 2字节
- 单位为1字节
- 紧急数据长度
  - 普通数据紧跟在紧急数据后
选项
- 0~40字节
  - TCP首部最短20字节
  - TCP首部最长60字节
- 最大报文段长度MSS
  - 过短会导致利用率低
  - 过长会导致IP协议分片
  - TCP连接建立时，双方把自己能支持的MSS写入该字段
- 窗口扩大选项
  - 3字节
  - 窗口字段左移多少位（最多14位）
- 时间戳选项
  - 10字节
- 选择确认SACK选项
填充

连接管理

最长报文段寿命MSL

TCP报文最多在网络中存在的时间

建立连接-三报文握手法

客户端，服务器分别在本地创建传输控制块TCB
服务器进入LISTEN状态
客户端向服务器发送连接请求报文
- SYN = 1
- ACK = 0
- 序号段记为x
  - 消耗一个序号
  - 随机指定初始序号，防止与上个TCP连接中的TCP报文混淆
- 客户端进入SYN-SENT状态
服务器向客户端发送连接接受报文
- SYN = 1
- ACK = 1
- 确认号段为x + 1
- 序号段记为y
  - 消耗一个序号
- 服务器进入SYN-RCVD状态
客户端收到连接接受报文
- 客户端进入ESTABLISHED状态
客户端发送对连接接受报文的确认
- SYN = 0
- ACK = 1
- 确认号段为y + 1
- 序号段为x + 1
  - 如果不携带数据，这个序号不消耗
服务器收到客户端的确认报文
- 服务器进入ESTABLISHED状态

释放连接-四报文握手法

客户端向服务器发送释放请求报文
- FIN = 1
- 此时序号段记为u
- 客户端进入FIN-WAIT-1状态
服务器收到释放请求报文
- 应用进程通知TCP释放连接
- 应用进程发送对释放请求报文的确认
  - 各字段、标志正常设置
- 服务器进入CLOSE-WAIT状态
客户端收到服务器对释放请求报文的确认，进入FIN-WAIT-2状态
服务器发送连接释放报文
- 服务器进入LAST-ACK状态
客户端收到连接释放报文，发送对连接释放报文的确认
- 客户端进入TIME-WAIT状态，持续2MSL
  - 防止连接释放报文的确认丢失导致服务器不能进入CLOSED态
    - 服务器端没有收到对连接释放报文的确认，超时重传连接释放报文
    - 客户端收到重传的连接释放报文，重启2MSL计时器
  - 确保该连接的报文段全部消失，不会影响下一个连接
- 客户端关闭本地TCB，进入CLOSED态
服务器收到对连接释放报文的确认
- 服务器关闭本地TCB，进入CLOSED态