看课本学习：传输层

前言

本文是复习原来的课本《计算机网络（第6版）》而总结出来的梳理思惟的小笔记，由于内容也比较多，一次是整理不完了，因此又是慢慢补坑。如有错误欢迎提出(ง •_•)ง。

为何会出现传输层

咱们知道网络层的IP协议能够经过IP地址来帮助咱们定位到某一台电脑，可是真的在进行通讯的是电脑上的进程，因此咱们须要一个东西来区分不一样电脑的不一样进程，这也是为何会出现一个传输层。
可是这里就会出现一些问题：

1. 不一样的操做系统的进程标识符格式不一样。
2. 进程的建立和撤销是动态的。
3. 咱们须要的终点入口是功能，而不是实现这个功能的进行是哪个。

解决的方法：使用协议端口号（简称端口）
虽然通讯的终点是应用进程，但咱们只要把传送的东西交给端口，剩下的工做就由传输层的协议来完成。

关于端口

端口の分类

1. 服务器端使用的端口号
   熟知端口号（0~1023）：分派给TCP/IP重要应用程序，如DNS是53，SMTP是25。
   登记端口号（1024~49151）：为没有熟知端口号的应用程序使用的。
2. 客户端使用的端口号（49152~65535）。又叫短暂端口号，客户进程运行时才进行动态选择。通讯结束后，端口号就会不复存在，后面又会分配给新的客户进程使用。

传输层的两种协议

分别是无链接的UDP和面向链接的TCP。

UDP

UDP是无链接的

发送数据以前UDP不须要像TCP同样创建链接，因此减小了开销和时延。

UDP尽最大努力交付

UDP是不保证可靠交付的，也就是传输很快，可是不保证质量。

UDP面向报文

• UDP对于应用层给它的报文：不合并和不拆分，只是保留边界。因此应用层给它多少，他就一次性发多少。
• UDP对于网络层给它的报文：去除首部以后，就原封不动的都给应用层。

UDP没有拥塞控制

因此即便出现网络拥塞，主机的发送速率也不会下降。对于视频在线直播，网络电话之类的应用来讲是颇有效的，它们须要实时的传输速率，又能够适当的有数据的损失。

UDP支持x对y的交互通讯

这句话的意思是UDP支持下面四种通讯：

• 一对一
• 一对多
• 多对一
• 多对多

UDP首部开销小

UDP首部只有8个字节，而TCP首部有20个字节。
UDP首部的结构：

1. 源端口
2. 目的端口
3. 长度
4. 检验和

这里每一个都是占了2个字节。

UDP的伪首部：
在UDP的8个字节首部的基础上，其实还有一个12字节的伪首部。
之因此是伪首部，是由于它址在UDP计算检验和的时候临时添加在数据报前的：

• 这个伪首部不会给应用层也不会给网络层。
• 检验方法是把首部和数据部分一块儿检验。
• 若是检查错误，就丢弃/带着警告交给应用层。

TCP

TCP是面向链接的

应用程序在使用TCP协议前，必需要经过三次握手进行创建，要通过四次挥手来结束链接。
来插一个本身画的有机物小剧场，帮助记忆：

Q：为何是三次握手，不是两次握手？
A: 在某种状况下，假如只有两次握手，第一个分组在路上延迟发送了，等到传输结束后，服务器又收到了SYN请求，此时创建链接的话就迟迟得不到客户端的回应。

每条链接只能有两个端口

TCP链接的端口叫作套接字（插口），注意不少地方都有这个套接字的概念，可是在这里它的定义是：

端口号+IP地址

每一条TCP链接惟一地被通讯两端的两个端点所肯定。

TCP提供可靠交付的服务

现实状况下：

1. 传输信道可能会有差错。
2. 接收方可能不能及时处理收到的数据。

因此咱们必需要想办法来应付这两种状况，才能实现可靠的服务：

中止等待协议

咱们假设只有年糕君在发送数据，有机物在接收数据，并发送确认（可是现实是双方均可以做为发送方和接收方）。

• 正常状况下，年糕君发送数据后，有机物收到后再回复一个确认的消息，年糕君收到这个确认的消息才会继续发送下一个。

情景一：发送分组丢失
若是一开始年糕君发送的数据块M丢失了，有机物迟迟没有回应，年糕君会经过等待回应的时间来判断块M是否是丢失了，而后就选择重发，这就是超时重传。

• 因此必须给予年糕君一个超时计时器，若是年糕君收到有机物确认的时间比定时要早，那就撤销目前的计时，继续发送下一个数据块。

注意点：

1. 年糕君在发送一个分组后，必需要保留发送分组的副本。
2. 分组和确认分组必须进行编号，这样才能明确哪一个收到了哪一个没收到。
3. 计时器设置的重传时间应该比数据在分组传输的平均往返时间更长。

情景二：确认丢失
若是有机物给年糕君的对数据块M的确认丢失了。年糕君在设定时间内没有收到确认，就会又发送一个M的副本，有机物收到后此时应该：

• 丢弃这个重复的分组
• 向年糕君发送确认，以避免年糕君又继续重发M副本。

这样咱们就能够实如今不可靠的传输网络上实现可靠通讯，这种协议一般称为：自动重传请求ARQ。

中止等待协议的缺陷
信道利用率过低。
由于年糕君必需要等到收到有机物的确认才能发送下一个，这其中包括了不少时间，除了包括分组和确认的发送时间，还要加上往返时间（RTT）。但这个过程的核心只是分组发送的时间。

解决方法
采用流水线传输，也就是年糕君能够一次性发送多个分组，没必要收到确认才发送下一个。

TCP提供全双工通讯

所谓全双工通讯的定义是：

通讯的双方能够同时发送和接收信息的信息交互方式

TCP容许通讯双方在任什么时候候都能发送数据。
So，为何？
由于发送方和接收方都拥有发送缓存和接受缓存，存放双向通讯的数据。
因此，应用程序把数据块放进缓存里后，就能够去作本身的事情了。好比在发送的时候，只用丢给缓存，就能够拜拜啦，在接收的时候，有须要再从缓存里去拿行了。

传输是面向字节流的

Q：什么是“流”？
A: 流入到进程或从进程流出的字节序列。

虽然程序和TCP的交互是一个个数据块（大小不等），但TCP认为这些都只是一串无结构的字节流。【虽然个人漫画画的是一个个小块（包裹)，但这个小块是能够被拆开，而后把里面的东西（字节）取出来一些或者填进去一些( •̀ ω •́ )】它不保证发送方的数据块和接收方的数据块是同样的大小，好比你给了它10个块，可是它只用了4个块就把你传来的东西送给它的上级了。TCP是根据当前的窗口值和拥塞状况来决定一个报文段包含多少字节的。若是TCP缓存数据块太长，就划分短一点再发，若是进行一次只发来一个，就等到足够字数再发送出去。