计算机网络学习20250527

传输层

传输层探究的问题

  • 建立在不可靠网络上的可靠通信
  • 连接建立和拆除,握手
  • 拥塞和流量控制以及多路复用和分解
    传输层协议:为运行在不同主机上的应用进程之间提供逻辑通信
    TCP特点:有序交付,可靠,面向连接,流量拥塞控制
    UDP特点:无序交付,不可靠,无连接

多路复用和多路分解

多路复用:从不同套接字中收集数据块,封装首部信息,生成数据段送给网络层

多路分解:将传输层数据段中的数据交付到正确的套接字

端口号:16bit,0-65535

0-1023:周知端口号,保留给周知应用层协议使用

1024-65535:可以随意使用

端口分配给进程:

客户端------随机在1024-65535中分配未使用的

服务器端------若为周知应用,则分配特定的0-1023之间的端口号

UDP

  • UDP套接字:目的IP地址,目的端口号
  • UDP应用:流多媒体应用,DNS,SNMP,RIP路由选择表更新
  • 优点
    (1)无需建立连接,不会引入相应时延
    (2)简单,无需维护连接状态
    (3)分组首部开销小,TCP 20字节,UDP 8字节
    (4)无拥塞控制机制
  • 数据段结构
  • 首部:8字节,4个字段,每个字段2字节
    源端口号
    目的端口号
    长度:包括首部在内的UDP数据段长度
    (http响应报文中的长度指文件长度,不包括首部)
    校验和:实现端到端的检错

TCP

  1. TCP报文结构
    首部字段:20字节固定长度+可选
    数据字段:应用层数据小于等于MSS 1460字节
    首部
  • 源端口号 目的端口号
  • 序号字段(32bit)seqnum:数据字段第一个字节的序号
  • 确认号字段(32bit)Ack:期望收到的第一个字节的序号
  • 接收窗口字段(16bit):用于流量拥塞控制,告知对方自己愿意接收的字节数,让对方调节发送窗口
  • 首部长度字段(4bit)
  • 校验和字段(16bit)
  • 选项字段
  • 标志字段(6bit)
    ACK:表示确认号字段有效
    SYN:同步
    FIN:终止,释放TCP连接
    URG:紧急指针标志位
    PSH:推送标志位,置1时尽快将数据交付,不等待缓冲区填满
    RST:复位标志位,置1时TCP连接发生严重错误,需重新建立连接
  1. 流量控制
    消除发送方使接收方缓存溢出的可能性,使发送方和接收方速率匹配
    接收方为每个TCP连接分配接收缓存rcvbuffer,空闲空间=rcvbuffer-已缓存TCP数据=接收窗口round
    接收方通过TCP首部中接收窗口round告知对方自己愿意接收的字节数,使对方的发送窗口N小于round,限制发送方发送的速率
  2. TCP连接管理
    建立连接------TCP三次握手
    (1)客户端发送SYN报文给服务器,表示希望建立连接,并随机生成一个初始序列号seq=x
    (2)服务器收到SYN报文后,会发送SYN,ACK报文作为回应,确认收到客户端的请求,并生成自己的序列号seq=y,ack=x+1
    (3)客户端收到服务器的SYN,ACK报文后,发送一个ACK报文作为回应,确认服务器的序列号,完成三次握手过程,连接建立seq=x+1,ack=y+1
    SYN报文不可以带数据,ACK报文可以带数据
    关闭连接------TCP四次挥手
    (1)一方发送一个FIN报文,表示希望关闭这个方向的连接
    (2)另一方收到FIN报文后,发送一个ACK报文作为回应,确认收到关闭请求
    (3)另一方再发送一个FIN报文,表示希望关闭另一个方向的连接
    (4)第一次发送FIN报文的一方收到FIN报文后,发送一个ACK报文作为回应,确认连接的关闭
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