计算机网络--传输层

用户数据报协议UDP（User Datagram protocol）是无连接的，仅最大可能交付，没有拥塞控制，面向报文（对于应用传下来的报文不合并也不拆分，只添加UDP首部），支持一对一，一对多，多对一，多对多的交互通信。

传输控制协议TCP（Transmission Control protocol）是面向连接的，提供可靠交付，有拥塞控制，流量监控，通过双工通信，面向字节流（把应用层传下来的看成字节流，把字节流组织成大小不等的数据块），每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。

UDP首部格式：

首部字段只有8个字节，包括源端口、目的端口、长度、检验和。12字节的伪首部是为了计算校验和临时添加的。

TCP首部格式

序号：对于字节流进行编号，例如序号为301，表示第一个字节的标号为301，如果携带的数据长度为100字节，那么下一个报文段的序号为401.

确定号：期望收到的下一个报文的序号，例如B正确收到A发送来的一个报文段，序号为501，携带的数据长度为200字节，因此B期望下一个报文段的序号为701，B发送给A的确认报文段中的确认好为701.

数据偏移：指的是数据部分距离报文段起始的偏移量，实际上指的是首部长度。

确认ACK：当ACK=1时确认号确认号字段有效，否则无效。TCP规定，在连接建立后所传送的报文必须把ACK置1。

同步SYN：在连接建立时用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时表示这是一个连接请求报文段。若对方同意建立连接，则响应报文中SYN=1，ACK=1.

终止FIN：用来释放一个连接，当FIN=1，ACK=0时表示这是一个连接请求报文段，若对方同意建立连接，则响应报文中SYN=1，ACK=1

窗口：窗口作为接受方让发送方设置其发送窗口的依据。之所以要有这个限制，是因为接收方的数据缓存空间是有限的。

TCP如何保证可靠传输

• 校验和：TCP将保证他首部和数据的校验和。这是一个端到端的校验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的校验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段
• 流量控制：TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间，TCP的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。TCP使用的流量控制协议是可变大可变小的滑动窗口协议。（TCP利用滑动窗口来进行流量控制）。
• 拥塞控制:当网络拥塞时，减少数据的发送（慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复）。
• 停止等待协议：也是为了实现可靠传输的，它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送，等待对方确认。在收到确认后在发下一个分组。超时重传：当TCP发出一个段后，他启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。

TCP的三次握手：

左边为客户端，右边为服务端：

• 首先服务端处于监听状态，等待客户的连接请求。
• 客户端主动打开，向服务端发送请求连接报文，SYN=1，ACK=0，选择一个初始的序号x（seq = x）。
• 服务端收到连接请求报文，如果同意建立连接，则向客户端发送连接确认报文，SYN=1，ACK=1，确认号为x+1，同时也选择一个出事的序号y（seq=y）。
• 客户端收到服务端的连接确认报文后，还要向服务端发出确认，确认号为y+1，序号为x+1。
• 服务端收到客户端的确认后，连接建立。

三次握手的原因：

第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器，让服务器错误打开连接。

客户端发送的连接请求如果在网络中滞留，那么就会隔很长一段时间才能收到服务器端发回的连接确认。客户端等待一个超时重传时间后，就会重新请求连接。但是这个滞留的连接请求最后还是会到达服务器，如果不进行三次握手，那么服务器就会打开两个连接。如果有三次握手，客户端会忽略服务器之后发送的对滞留连接请求的连接确认，不会进行三次握手，因此就不会在打开连接。

TCP的四次挥手：

左边为客户端，右边为服务端：（注：发起断开的可以是客户端，也可以是服务端）

• 第一次挥手，客户端发送连接释放报文，FIN=1.客户端进入FIN_WAIT_1状态，表示客户端没有数据再会发送给服务端（TCP属于于半关闭状态）。
• 第二次挥手，服务端接收到客户端发送到的FIN报文段（进入CLOSE_WAIT状态），发出确认（ACK，seq），此时服务端还能向客户端发送数据。客户端进入TIME_WAIT_2状态。
• 第三次挥手，当服务端不再需要连接时，服务端向客户端发送连接释放报文，FIN=1。同时服务端进入LAST-ACK状态。
• 第四次挥手，客户端收到发出的确认返回ACK，进入TIME-WAIT状态，等待2MSL（报文最大存活时间）后如果没有收到回复，则证明服务端已经正常关闭，则释放连接。服务端收到客户端的确认后释放连接。

四次挥手的原