计算机网络（二）：传输层

传输层基本概念

传输层的作用

根本目的：在网络层提供的数据通信服务基础上，实现主机的进程间通信的可靠服务

三大要点：

• 为位于两个主机内部的两个应用进程之间提供通信服务
• 传输层协议软件属于OS操作系统内核软件而非用户软件
• 提供可靠的通信服务

套接字

“套接字”表示一个IP地址与对应的一个进程标识（端口号）。例如，一个IP地址为202.1.2.5客户端使用3022端口号，那么标识客户端的套接字为“202.1.2.5:3022”。

端口号的分配

端口号为0-65535之间的整数，有3种类型：熟知端口号、注册端口号、临时端口号。

熟知端口号：给每种服务器分配确定的全局端口号。每个用户进程都知道相应的服务器进程的熟知端口号，范围为0-1023，它是统一分配和控制的。

注册端口号：在IANA注册的端口号，数值范围为1024-49151。

临时端口号：客户端程序使用临时端口号，它是运行在客户端上的TCP/IP软件随机选取的，范围为49152-65535。

传输层通信连接的标识方法

一个完整的进程通信标识需要一个五元组标识：(协议、本地地址、本地端口、远程地址、远程端口号)

如：( 协议=tcp, 本地地址=192.168.0.7, 本地端口=54470, 远程地址=172.217.6.127, 远程端口=443 )

传输层的多路复用与多路分解

意指：运行TCP/IP协议主机中，可以同时运行不同应用层协议和不同的应用程序。

由传输层根据不同的TPDU（传输协议数据单元）的端口号，区分出不同属性，分别传给对应的几个应用进程。

用户数据报协议UDP

主要特点

• 无连接的：发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。

• 尽最大努力交付：即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。

• 面向报文的：UDP 对应用层传递下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。UDP 对于应用程序提交的报文，添加头部构成TPDU后就向下提交给IP层。

• 没有拥塞控制：网络出现的拥塞时，UDP不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的，很适合多媒体通信的要求。

• 支持多对多的交互通信

• 首部开销小：只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节的首部要短

适用场景

• 适用于少量（几百个字节）的数据
• 对性能的要求高于对数据完整性的要求，如视频播放、P2P、DNS等
• 需要“简短快捷”的数据交换 简单的请求与应答报文交互，如在线游戏
• 需要多播和广播的应用，源主机以恒定速率发送报文，拥塞发生时允许丢弃部分报文，如本地广播、隧道VPN

UDP数据报格式

1. UDP总长度(单位为字节) = 8 (UDP报头长度) + 数据字段的字节长度 (长度必须为2字节的倍数，即为偶数)；

2. 数据字段的字节长度必须为2字节的倍数原因是：校验和的计算是以2字节为单位的；

检验和的计算

UDP的检验和是可选的，根据自己对效率、可靠性的要求来决定是否使用。

伪报头来自于IP报头，只在计算检验和时起作用，既不向低层传输，也不向高层传送。

计算检验和的方法：初始设置“检验和”字段为全0，对蓝色框起的内容，以2字节（16位）为单位进行累加，如果最高位发生进位，则最