计算机网络day5

20220311

一 . 运输层

复用/分用
发送方运输层的udp协议会复用应用层的报文段，添加udp首部，只以源端口及目的端口标识该报文段
接收方运输层的udp协议会分用网络层的ip数据报，根据首部中的目的端口将数据报交给应用层指定进程。
发送方运输层的tcp协议会复用应用层的报文段，添加tcp首部，以源端口、目的端口、源ip地址、目的ip地址标记该报文段
接收方运输层的tcp协议会分用网络层的ip数据报，根据首部中的四个值，交给指定应用进程建立的一个套接字(接收方一个应用进程可以和不同发送方都建立一个套接字)

二。TCP对比UDP

1. udp不需要建立连接即可发送数据，tcp要三次握手建立连接，发送数据后还需要四次挥手释放连接
2. udp支持单、多、广播，tcp因为建立专用连接，只支持单播
3. UDP面向报文段，直接发送应用层交付的整个报文段。TCP面向字节流，缓存应用层交付的数据报，从中提取字节流分段发送。
4. UDP不提供可靠传输，TCP提供可靠传输(流量控制及拥塞控制)

三。 TCP流量控制

流量控制是在滑动窗口的基础上实现的，接收方通过告知发送方调整发送窗口来实现。
如果接收方让发送方调整发送窗口为0，发送方会启动一个0窗口计时器。如果超时未收到增大窗口通知，则发送0窗口确认报文，并为该报文启动一个0窗口确认报文计时器，该确认计时器如果超时，则继续重传0窗口确认报文，直到收到接收方的增大窗口通知为止。

四 . TCP拥塞控制

拥塞控制四大算法:慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
发送方会维护一个拥塞窗口，而接收方还会告知自己的接收窗口，发送方的发送窗口取接收窗口和拥塞窗口中更小的一个。
发送方开始发送数据时，使用慢开始算法，初始只能发送一个报文段，下次可发送2个，再下次可发送4个，发送窗口大小以2的指数级增长。当发送窗口大于拥塞窗口时，使用拥塞避免算法，下次发送只能多发送一个。
使用拥塞避免算法时，如果出现了超时，当前拥塞窗口减半，发送窗口设置为1，重新使用慢开始算法。
但如果在超时计时器生效之前，连续收到三个重复确认，则拥塞窗口减半，然后发送窗口设置为拥塞窗口值，继续执行拥塞控制算法。

五。tcp建立连接

简述:三报文握手->传输数据->四报文挥手
三报文握手
客户端想要和服务器建立连接，经历以下过程:
大写为本次数据包的类型，小写为实际值

1. 客户端发送数据包,SYN=1,seq=0,请求服务端建立连接
2. 服务端接收数据包,SYN=1,ACK=1,seq=1,ack=1,同意建立连接，请客户端从1号位开始发送数据(ack=0+1)
3. 客户端发送数据包，ACK=1,seq=1,ack=1,收到同意请求，请服务端也从1号位开始发送数据
   数据传输
4. 客户端发送确认包后，发送第一个数据包,seq=1,ack=1,len=725，客户端本次发送725字节数据
5. 服务端确认客户端的确认包,seq=1,ack=726(已收到725字节数据，请从726开始发送)
6. 客户端发送确认包,seq=726,ack=1…
   无论是客户端还是服务端向对方传输数据，ack就为已收到的字节数+1(接收窗口),seq为对方上个确认包的ack值(发送窗口)，这样就串联起来了
   四次挥手
   假设客户端想要主动关闭连接
7. 客户端发送数据包，FIN=1,seq=1000,请求关闭连接。客户端进入FIN_1状态
8. 服务端接收到该包，知道客户端想关闭连接，但不会马上关闭连接。服务端发送数据包,seq=600，ACK=1001,继续传输一些数据。客户端收到该包，了解服务端同意关闭连接，进入FIN_2状态
9. 服务端数据传输完了，发送数据包,FIN=1,seq=600。服务端数据已传输完毕，服务端需要断开连接，客户端可以准备关闭连接。服务端进入关闭最后确认状态。
   10.客户端收到数据包，发送ACK=601,seq=1001。客户端进入关闭等待状态。服务端收到该确认包，关闭连接。客户端在关闭等待状态下等待两倍的数据包最大存活时长后，最终关闭

总结:

1. 主动发起方反而是最后关闭的
2. 之所以要等待2MSL(一来一回)。第一是要保证服务端能够正确关闭连接，如果第四次的ACK丢失，2MSL的时候可能服务器重传的FIN刚好到达，此时可以发出最后一个ACK，然后又进入2MSL等待。如果这个ACK，服务端真的没收到，那么也可以确保网络中不会有这一次连接的数据包了，下一次连接可以正常建立(可以使用同ip和端口)。

tcp首部常用标志位:

1. PSH置1，数据推送，接收方需尽快交付给上层应用
2. RST置1，本次请求有误，请释放并重新建立
3. SYN置1,三次握手使用
4. FIN置1,四次挥手使用