文章目录
- [1. 传输层提供的服务](#1. 传输层提供的服务)
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- [1.1 要点概述](#1.1 要点概述)
- [1.2 服务介绍](#1.2 服务介绍)
- [2. UDP](#2. UDP)
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- [2.1 UDP数据报](#2.1 UDP数据报)
- [2.2 UDP校验](#2.2 UDP校验)
- [3. TCP](#3. TCP)
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- [3.1 TCP报文段](#3.1 TCP报文段)
- [3.2 TCP连接管理](#3.2 TCP连接管理)
- [3.3 可靠传输 & 流量控制](#3.3 可靠传输 & 流量控制)
- [3.4 拥塞控制](#3.4 拥塞控制)
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- [3.4.1 慢开始 & 拥塞避免](#3.4.1 慢开始 & 拥塞避免)
- [3.4.2 快重传 & 快恢复](#3.4.2 快重传 & 快恢复)
1. 传输层提供的服务
1.1 要点概述
强调：
- 复用（从上到下）：在发送数据的时候，同一台主机上的多个进程可以使用同一个传输层协议
- 分用（从下到上）：在接收数据的时候，传输层可以把数据正确交付到目的进程
1.2 服务介绍
- 网络层实现了"主机到主机"的通信。网络层在IP数据报的首部，指明源IP地址、目的IP地址
- 传输层实现了"端到端"（进程到进程）的通信。传输层在TCP（或UDP）报文段的首部，指明源端口、目的端口
- 开发中只限制熟知端口号不被使用
2. UDP
2.1 UDP数据报
- UDP首部很小，只占8B
- UDP每次传输一个完整的报文，不支持报文自动拆分、重装
- UDP是无连接的、不可靠的（可靠性可以交给应用层处理），也不支持拥塞控制
- UDP支持一对一（封装成单播IP数据报）、一对多传输（封装成广播/多播IP数据报）
简单对比TCP：
- TCP首部更大，占20~60B
- TCP支持报文自动拆分、重装，因此可以传输长报文
- TCP是有连接的、可靠的、支持拥塞控制
- TCP仅支持一对一传输（因为通信双方的传输层必须先建立连接）
- UDP首部长度固定为8B，数据是指携带的数据部分（也可以没有）
- UDP必须携带一个完整的报文，不支持报文的拆分和重组
- UDP校验和部分是校验整个UDP数据报（包含首部和数据部分）
- UDP没有明确指明首部大小的字段，但是却可以通过其他方式间接得出
对比IP数据报的格式：
- IP数据报首部部分最短为20B，最大为60B（可变部分0~40B）
- IP数据报首部长度字段只指首部长度的大小
- IP数据报首部校验和只校验首部
小结：
2.2 UDP校验
小结：
3. TCP
3.1 TCP报文段
强调：
- TCP并不强制要求每个TCP报文段都满载数据，只要不超过MSS就行
具体介绍：
强调：
- 序号 --- --- 序号字段的值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号（该序号表示的字节还没被接收）。 如：一报文段序号字段为301，而携带数据为100B，则本报文段数据的最后一个序号为400，那么下一个报文段的数据序号应从401开始，表示我现在发送的是从401开始的数据
- 确认号 --- --- 是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。 若确认号为N，则表明到序号N-1为止的所有数据都已正确收到
- 序号不一定从0开始
- 只有ACK=1时，确认号才有效
- 只有握手①的ACK=0，其他都是ACK=1
- 数据偏移 --- --- 反映的是首部长度大小。 偏移的含义是指：数据起始序号 - 报文起始序号（末 - 初）
- 可以类比快递，URG=1是卖方加急发送快递，快把这个快递发给驿站，PSH=1是驿站收到快递后，加急送到买方手中，然后买方马上确认快递收到（发送确认报文段）
- 紧急指针要搭配URG使用，只有URG=1，紧急指针才有效，表示的含义是本报文段中紧急数据共有多少字节。延伸：数据从第一个字节到紧急指针所指字节就是紧急数据，如下图
注意：（常考小题）
- 只有握手①、握手②的SYN=1，其他所有TCP报文段都是SYN=0
- 只有挥手①、挥手③的FIN=1，其他所有TCP报文段都是FIN=0
强调：
- 窗口的单位是字节
强调：
- 握手①、握手②中协商MSS
- MSS的值是指一个TCP报文段最多携带多少数据 （首部不算在内）
3.2 TCP连接管理
很重要的一个图：
强调：
- TCP全程中，只有握手①、握手②的SYN=1
- TCP全程中，只有握手①的ACK=0，其他均为ACK=1
- 握手①、握手②不能携带数据，但必须消耗一个序号，正如上图标注所示
- 握手③可以选择携带数据与否，携带则需消耗序号，不携带则不要
强调：
- 只有挥手①、挥手③的FIN=1
- 挥手①、挥手②、挥手③均可携带数据，但携带数据要消耗对应的序号
- 挥手①、挥手③不携带数据也得消耗一个序号，也就是说挥手①、挥手③必定会消耗一个序号
- 挥手④不可以携带数据
- 收到挥手③进入时间等待期，是为了防止挥手④在传输过程中丢失，如果丢失，则一定会在2MSL时间内再次收到挥手③，此时计时器需重置
小结：
3.3 可靠传输 & 流量控制
- （1）经过三次握手建立连接
- （2）发送方发送数据，接收方返回确认号等信息
- （3）发送方在发送缓冲区中移出已经确认收到的数据
注： 已经收到确认的信息就应及时移出发送缓冲区
- （1）发送方连续发出两个报文段，并被服务器收到后，经累计确认，只返回一个确认信息
- （2）再收到新数据，接收区满了，清空后，然后返回新接收窗口等确认信息
- （1）捎带确认
- （2）客户也可以捎带确认
- （3）不一定要缓冲区满了才交付数据
- （1）发送方发送数据中出错
- （2）发送方超时重传
- （1）服务器ACK丢失
- （2）发送方计时器超时，进行重发
- （1）引入快重传，假设623缺失
- （2）接收方连续收到3个冗余ACK后，进行重传
小结：
注意： 发送窗口"框住"的是发送缓冲区中，已发送但尚未收到确认的数据，以及可以发送但尚未发送的数据
3.4 拥塞控制
3.4.1 慢开始 & 拥塞避免
强调：
- 流量控制：控制端到端的数据发送量，是**"局部的"**
- 拥塞控制：控制整个网络中每台主机的数据发送量，降低路由器负载，是**"全局的"**
强调：
- 慢开始：每收到一个ACK，就让cwnd+1
- 拥塞避免：在一个RTT内，只能让cwnd+1
3.4.2 快重传 & 快恢复
强调：
- 快重传 --- --- 收到连续三个冗余ACK，就立即重传
- 快恢复 --- --- 发生快重传，将阈值、cwnd设为当前cwnd的一半，然后执行"拥塞避免"
至此，第五章就结束了，内容不是很多，重点就是TCP，理解后记忆的遗忘反倒成了难点。要弄清楚三次握手和四次挥手时TCP首部字段（如序号，ACK，确认号等）的变化，以及每次握手、挥手后接收方和发送方各会进入什么状态，掌握如何进行流量控制、可靠传输、拥塞避免，区分流量控制与拥塞避免的不同之处，这些很容易考小题。
参考：《王道计算机考研 计算机网络》
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