计算机网络自顶向下方法第三章学习笔记

运输层（报文段）

1、运输层概述

运输层为运行在不同主机上的应用进程之间提供逻辑通信功能。应用进程使用运输层提供的逻辑通信功能彼此发送报文，而无需考虑承载这些报文的物理基础。

运输层和网络层的关系：网络层提供了主机之间的逻辑通信，运输层为在不同主机上的进程之间提供了逻辑通信。运输层协议只在主机起作用，运输层能够提供的服务受制于网络层协议的服务模型。

UDP和TCP的责任是将两个端系统间IP的交付服务扩展到进程之间的交付服务。将主机间交付扩展到进程间交付被称为多路复用和多路分解。

网络协议IP协议提供的是不可靠服务，并不能保证数据的完整性等。UDP同样是一种不可靠服务，但可以提供进程间数据传输和差错检查两种服务。TCP在此基础上提供附加服务：（1）可靠数据传输，通过流量控制、序号、确认和定时器，TCP可以将两个端系统间不可靠的IP服务转为进程间的可靠数据传输服务。（2）拥塞控制，防止某一条TCP连接用过多流量来淹没主机间的链路。

2、多路复用和多路分解

一个进程有一个或多个套接字，相当于从网络向进程传递数据和从进程向网络传递数据的门户。运输层实际上是将数据交付给套接字。

每个运输层报文段中有几个字段，接收端运输层会检查这些字段，标识出接收套接字，从而定向到该套接字。将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的工作成为多路分解。源主机从不同的套接字接收数据块，并为每个数据块封装上首部信息形成报文段，并将报文段传到网络的过程叫做多路复用。

多路复用要求：（1）套接字有唯一标识符（2）每个报文段有特殊字段来指示该报文段要交付到的套接字。特殊字段是指端口号。端口号是一个16比特数，0-1023为固定端口号，如HTTP（80端口）、FTP（21端口）。

无连接的多路复用和多路分解：

clientSocket = socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)生成一个UDP套接字，运输层自动为其分配一个端口号。也可以通过bind()函数为其关联一个特定的端口号。

UDP套接字由一个目的IP地址和一个目的端口号，如有两个UDP报文段有不同的源IP地址和源端口，但有相同的目的IP地址和目的端口，这两个报文段将通过相同的套接字被定向到相同的目的进程中。

面向连接的多路复用和多路分解：

与UDP不同，TCP套接字由一个四元组来标识，包括源IP，源端口，目的IP，目的端口。TCP需要建立连接，建立的方法如下：

TCP服务器在12000端口listen，TCP客户创建一个套接字并发送一个连接建立请求报文段，当服务器接收到该请求时，服务器会定位12000端口等待的进程并为其创建一个套接字，用[源IP，源端口，目的IP，目的端口]来标识，则可以建立与源端口的连接。服务器主机可以支持很多并行的TCP套接字，每个套接字与一个进程连接，从而提供并行的服务。当今高性能的服务器通常只有一个进程，而是为每个新客户连接创建一个具有新套接字的线程。

3、UDP协议（无连接运输）（8字节首部）

UDP协议只对IP协议增加了多路复用和分解功能以及少量的差错检测。

DNS（域名系统）是运用UDP的一个例子。UDP的优势：（1）实时性较强，TCP由于其拥塞控制实时性较弱（2）无需建立连接，没有建立连接的时延，因此DNS运行在UDP上，HTTP运行在TCP上（3）无连接状态，TCP需要在端系统中维护连接状态，包括接收和发送的缓存、拥塞控制参数以及序号与确认号的参数（4）分组首部开销小。

常见应用及其运输协议：

应用

应用层协议

运输