计算机网络基础复习-传输层

1. 端口

运输层使用 UDP 或 TCP 协议，实现源端口到目的端口的数据传输，为应用进程之间提供端到端的逻辑通信

发起通信请求，必须知道对方的服务器 IP 和 端口号

常用服务的默认端口号

2. UDP 和 TCP

用户数据报协议 UDP（User Datagram Protocol）

• 发送数据不需要建立连接
• 尽最大努力交付，不保证一定交付
• 对应用层传下来的报文添加首部后就交付给网络层
• 没有拥塞控制，允许网络阻塞时丢失一些数据（比如看直播时画面卡一下）
• 支持一对一、一对多、多对一、多对多
• 首部占用小，只需要8个字节

传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol）

• 发送数据前必须先建立TCP连接，传输完成后释放TCP连接
• 每条TCP连接都是点对点，端点叫做套接字（socket，即 IP地址 ：端口号）
• 同一IP可以有多个不同的TCP连接，同一端口号可以用在多个不同的TCP连接中
• 连接的两端既发送报文，也接收报文，并设有缓存来存储将发送和已收到的数据
• 提供可靠服务，数据不会出错、丢失，并按顺序到达
• 把应用层传下来的数据看作无结构的字节流发送，接收方应用层再还原字节流
• 首部最少占用20个字节，最大60字节

3. 首部格式

UDP 首部

• 源端口：需要对方回信时选用，不需要时全0
• 目的端口：终点交付报文，必须使用，若目的端口不存在则丢弃
• 长度：记录UDP数据报长度，最短为8字节，即仅有首部，无数据部分
• 检验和：利用伪首部检测UDP数据报传输中是否出错，有错则丢弃

TCP 首部

• 源端口、目的端口：与UDP一样，各占2字节
• 序号：TCP字节流每个字节都按顺序编号，序号记录本段报文第一个字节的编号
• 确认号：期望收到对方下一个报文所应该的序号值
• 数据偏移：记录TCP首部长度，其字段值以 4个字节 为单位
• 保留：保留为今后使用，后面跟6个控制位
• 窗口值：告诉对方，从确认号开始允许发送的最大数据量，以1字节为单位
• 检验和：和UDP一样，加伪首部计算检验和
• 紧急指针：指出本段报文紧急数据的字节数
• 选项：一些可选的附加数据，最长40字节

4. TCP三次握手

• SYN：SYN=1表示该报文是一个连接请求，且不能携带数据
• ACK：当ACK=1时确认号才有效，建立连接后传送的报文必须都把ACK置为1

1. 服务端B开启后，处于Listen监听状态，等待客户端的连接请求
2. 客户端A发起请求，SYN置为1，选择一个起始序号seq，假设为x，由于不携带数据，因此只占用这一个序号
3. 服务端B收到请求，发送确认给A，将ACK置为1，表示确认号ack生效，由于收到的报文没有数据，所以确认号 ack = x + 1，同时B也选一个初始序号seq，假设为y
4. 客户端A收到B发送来的确认，A再发送一个确认给B，确认号为 ack = y + 1，序号为 seq = x + 1
5. B收到A的确认，连接建立

5. TCP四次挥手

• FIN：连接终止，当FIN=1表示请求释放连接
  

1. A发送请求关闭连接，FIN置为1，进入第一关闭等待状态
2. B收到关闭请求，发送确认给A，并通知上层应用进程，不再接收来自A的数据
3. A收到B的确认后，进入第二关闭等待状态，不再给B发送数据
4. B发完给A最后的数据后，B也发送关闭连接请求，FIN置为1
5. A收到B的关闭请求，最后给B再发送一次确认，然后进入时间等待状态
6. B收到A最终确认，完全关闭连接
7. A在时间等待状态内保证了最后一个确认能到达B，假如最后的确认丢失，B会再次发送FIN为1的请求，A再次发送最终确认，继续进入时间等待状态