《计算机网络自顶向下方法》知识梳理——第三章：运输层

运输层：为进程之间提供逻辑通信

• 运输层：面向通信部分的最高层，用户功能中的最低层。
• 真正通信的实体是进程。

运输层功能：

• 为运行在不同主机上的应用进程之间提供了逻辑通信
• 复用（transport-layer multiplexing）：发送方不同的应用进程可以使用同一个运输层协议通信。
• 分用（demultiplexing）：接收方的运输层能够将其正确地送至不同的应用进程。
  运输层得到的数据报文并不直接交给应用进程，而是交付给相应的套接字

两个主要协议：

• 用户数据保协议UDP（User Datagram Protocol）：
  • UDP用户数据报。
  • 无连接。
• 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）：
  • TCP报文段（segment）。
  • 面向连接。

TCP提供的服务：

• 面向连接服务
  • 客户端套接字和服务器套接字之间建立一个全双工的TCP连接（客户端既可以下载，也可以上传）
  • “面向连接”而非“连接”，是因为TCP连接是一种非常松散的、抽象的连接
• 可靠传输服务
• 拥塞控制服务
  • 对整个因特网数据的传输有好处，但是抑制传输速率对一些实时应用非常致命，因此它们会选择UDP
• 报文分组传输
• 多路复用/多路分解

UDP提供的服务

• 数据交付
• 差错检测
• 多路复用/多路分解
• 与TCP的区别：
  1. 轻量级，提供最小服务
  2. 无连接，通信前后无需握手
  3. 不可靠传输服务
  4. 无拥塞控制机制（可以保证一定的吞吐量，为实时应用所需）
  5. 不可分组，无分组开销
     因为很多防火墙都设置为阻塞UDP流量，因此多媒体和实时应用越来越多的使用TCP

应用举例：

分用实现：使用协议端口号。

• 与硬件端口不同，软件端口是应用进程的“地址”。
• 长16位。
• 只在本主机上有效。
  用户在发起通信请求时，必须知道对方的IP和端口号

套接字标识符

• UDP套接字使用 { 目的IP地址，目的端口号 } 二元组来全面标识
  因此一个端口只对应一个UDP套接字
• TCP套接字使用 { 源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号 } 四元组来全面标识
  一个端口可以对应很多个TCP套接字
  具有不同源IP地址或源端口号的TCP报文将被定向到两个不同的套接字，除非TCP携带了初始创建连接的请求（带有初始创建连接请求的所有TCP报文段都会被定位到一个welcoming套接字，welcoming套接字再为其创建一个专用套接字（新的线程），像开房一样）
  一个进程可以有多个线程，意味着可以有多个连接

端口号分类:

• 服务器使用的端口号：分为熟知端口号（系统端口号，0~1023）和登记端口号。
  • HTTP 80
  • FTP 21
• 客户端使用的端口号：短暂端口号，客户进程通信时才分配。

用户数据报协议UDP：

• 特点：无连接、尽最大努力交付（不可靠）、面向报文（对应用程序送来的报文不合并也不拆分，对IP层上交的数据报直接去除头部就交给应用进程。）、无拥塞控制、支持一对一、多对多、一对多和多对一的交互通信、首部开销小（只有8字节）。
• UDP用户数据报格式：