image.png主机才会有的层次。

功能

  • 提供进程和进程之间（端到端）的逻辑通信。【网络层提供主机之间的逻辑通信】
  • 复用和分用

复用针对发送方不同进程使用同一个传输层协议；
分用指接收方传输层剥去报文首部后，能把数据正确交付到目的进程，使用目的端口号识别。

  • 差错检测（首部&数据部分）【网络层只检查IP数据报首部】

    传输层寻址与端口

    端口：传输层的SAP(service access point)，标识主机中的应用进程。
    数据链路层的SAP是MAC地址，网络层的SAP是IP地址
    端口号：应用进程通过端口号进行标识，只有本地意义。长度16bit，能标识65536个不同的端口号。
    image.png
    49152 = 1100/0000/0000/0000
    【记】
    image.png
    套接字(Socket)：（主机IP，端口号），唯一标识网络中的一个主机和它上面的一个进程，而后建立的连接会被阻止

UDP

UDP = IP + 复用分用 + 差错检测
UDP首部（8B）
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分用时，找不到目的端口号，丢弃报文，并给发送方发送ICMP不可达报文

特点

  • 无连接
  • 不可靠交付
  • 面向报文，适合一次性传输少量数据。【应用层给UDP多长报文，UDP直接封装】
  • 无拥塞控制
  • 首部开销小，8B

    应用

    DNS、SNMP，多媒体应用(IP电话，实时视频会议，流媒体)，远程调用

    UDP校验

    image.png
    [17为协议字段，UDP长度 = 首部8B + 数据部分长度]
    image.png
    【只有在进行首部检验时，才填上伪首部】
    【数据部分用0填充成4B的整数倍】

TCP

特点

  • 面向连接
  • 点对点 —> 不能用于广播，多播
  • 可靠有序，不丢不重
  • 全双工通信
  • 面向字节流，采用对报文段的确认机制
  • TCP中端口号80标识Web服务器端的HTTP进程

    应用

    FTP，HTTP，TELNET（远程登录）

    首部格式（20B）

    image.png

确认号：接收方期望下一个收到的字节序号。
数据偏移（首部长度）：TCP报文段的数据部分距离TCP报文段起始处有多远，以4B为单位。
控制位

  • URG(紧急位)：URG =1时，发送方优先传输
  • ACK(确认位)：ACK =1时，确认号有效。连接建立后，ACK必须为1
  • PSH(推送位)：PSH = 1时，接收方优先处理
  • RST(复位)：RST = 1时，TCP出现严重差错，需释放连接
  • SYN(同步位)：SYN =1时，表明是一个连接请求/接受报文
  • FIN(终止位)：FIN = 1时，表明报文段发送方数据已发完，释放连接

窗口：接收方能够允许接收的数据量。发送窗口 = Min{接收窗口，拥塞窗口}
紧急指针：URG=1时才有意义，指出本报文段中紧急数据的字节数

连接管理

采用Client/Server方式

建立连接

三次握手【考查不同时期报文段中重要的首部字段】

  • ROUND1
    • C：连接请求报文段 SYN=1, seq = x(随机)
  • ROUND2
    • S端为TCP连接分配缓存和变量
    • S：返回确认报文段 SYN=1, ACK=1, seq = y(随机)，ack = x+1【期待对方发送的下一个字节】
  • ROUND3
    • C端为TCP连接分配缓存和变量
    • C：SYN = 0, ACK = 1, seq = x+1, ack = y+1
    • 第三次握手时，若携带数据，则seq+1，若不携带数据，则不消耗seq

SYN洪泛攻击
攻击者向server大量发送第一次的数据包，但不进行确认。Server再收不到确认后，重复发送ACK给攻击者，浪费资源。

释放连接

四次握手【考查不同时期报文段中重要的首部字段】
任何一方都能够主动终止连接
【FIN用来释放一个连接，标识本方已没有数据要传输，但可以接收对方的数据】

  • ROUND1(C)
    • FIN = 1, seq = u
  • ROUND2(S)
    • ACK = 1, seq = v, ack = u+1
  • ROUND3(S)
    • FIN = 1, ACK =1, seq = w, ack = u+1
  • ROUND4(C)
    • 客户端回送一个确认报文段，再等待2MSL(最长报文段寿命)，连接彻底关闭
    • ACK = 1, seq = u+1, ack = w+1

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可靠传输

可靠：接收方进程从缓存读出的字节流与发送方发出的字节流完全一样。

  1. 序号

    序号字段：报文段第一个字节的序号

  2. 确认

    TCP默认使用累计确认

  3. 重传

在规定的时间内没有收到确认，重传已发送报文段。
重传时间：RTTs(加权平均往返时间)【每个RTT的平均值】

冗余ACK
每当收到比期望序号大的失序报文时，发送一个冗余ACK，指明下一个期待字节的序号
发送方收到三次冗余ACK时，进行重传【快速重传】

流量控制

使用滑动窗口机制。
发送窗口 = Min{接收窗口Rwnd， 拥塞窗口}
发送窗口大小要理解为在未收到确认前，还能够发送的最大字节数。
TCP为每一个连接设立一个持续计时器，当一方收到零窗口通知时，启动持续计时器；
持续计时器时间到期，就发送一个零窗口探测报文段，接收方收到后，会返回当前接收窗口值。

拥塞控制

【全局性。流量控制：点到点】
假设数据单方向传送，而另一个方向只发送确认。
假设接收方有足够大的缓存。

慢开始&&拥塞避免

【理解过程】
ssthresh为门限值，在拥塞后乘法减小
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快重传&&快恢复

【区别：当出现网络拥塞时，不是降为1，而是降到新的门限值】
【收到3次冗余ACK后，应执行快恢复算法】
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【易混淆点1】
区别两个时间概念：
[此处假定拥塞窗口为50]

  • 4个RTT内报文段传输均成功，则报文段都得到确认后：

1 2 4 8为前四次，第四次的8个报文被确认后，窗口大小应变为16

  • 第4次报文传输时：

1 2 4 8，8即为第四次传输时的窗口大小

【易混淆点2】
当发生了超时之后，若没有采用快开始，则下一个RTT内窗口大小为1，下一个RTT后窗口大小为2