4-传输层

传输层

ip帮我们找到子网，mac帮我们找到主机，而具体使用的是应用程序，位于os之上，需要标识应用程序的机制---端口

传输层的功能：建立端口到端口的通信，端对端。

编程时使用的是传输层提供的接口进行编程，是用户接触到的最底层

 

 因为网络层已经解决了路由问题

 

实际使用时，浏览器和网站后台都是进程，可以看成进程间通信

 传输层解决的就是跨网跨设备的进程通信

 

 

 

 

 

 

 udp十分简单，没有对数据进行分割与合并等。

 

 特点：

1-udp是无连接协议。例如打电话之前，拨打电话号相当于建立链接的过程，电话接通之后表示链接成功建立，链接成功后就可以开始通信了，挂电话相当于结束链接。

UDP无连接，指的是想法数据就直接发出去了，不建立链接，相当于发短信。

2-不能保证可靠的交互数据，想发就发，无法保证数据在网络中是否丢失，丢失了data也不会感知到。因为它的头部简单没有保证data必达的机制。

3-是面向报文传输的，报文就是数据报，应用层传来的完整数据，不做任何处理，直接塞进udp的数据里面发送出去。

 

 4-没有拥塞控制，把网络看成公路网，车流量多的时候造成公路拥塞，网络同理，udp无法感知网络是否拥塞

TCP协议详解

 

 

 

 特点：

1.tcp是面向连接的协议，需要通信必须先建立连接，打电话必须接通了才能通信。

2.tcp的一个连接有两端（点对点通信）

3.tcp提供可靠的传输服务

4.提供全双工的通信，端点可以同时进行通信

5.tcp是面向字节流的协议，udp是面向数据报

传输层的数据是应用层传来的，数据是一块一块的，tcp不把它看成一块完整的数据，而是看成一系列字节流

tcp不是面向一整块数据进行处理，而是面向字节一个个字节进行处理，所以tcp有可能是取出字节流中的一段进行传输

剩下的data用另一个tcp报文进行传输，所以tcp中可能对用户数据进行合并或者分拆

 

 tcp协议头部如下，明显比udp的头部复杂的多

 

 除了可选，tcp头部固定20字节

序号：共占32bit，4bytes，0-2^32-1，因为面向字节流，每个字节都有一个序号，用来标记传输的字节，一个字节一个序号

这里的序号用来标记这个tcp报文所传输数据的第一个字节序号是什么 

 

确认号：0-2^32-1，也是一个字节一个序号，表示期望收到下一个数据的首字节序号

 假设某计算机收到数据包的序号为501，数据的长度有100bytes，确认号会说我都收到了501-600，确认号601.此机制保证了tcp的完整性

 

 

 数据偏移：表示真实数据距离首部的偏移，这是tcp可选项导致的

 

 

 

 三次握手四次挥手tcp标记十分重要

 

 

 窗口结合确认号进行运算，例如确认号为501，窗口值为1000，表示501-1500个字节 是可以接收的。

校验和与udp一样

紧急指针

当urg=1时才会启用，用来指定紧急数据在报文的位置

tcp选项，最多40bytes，用来支持协议未来的发展预留的空间

以上就是tcp头部的详细讲解，通过头部可以简单了解协议可以做一些什么工作

 可靠传输的基本原理

 涉及到一些算法，停止等待协议、连续arg协议

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 超时定时器

 

 

 

 tcp流量控制

接收方希望发送方发送的慢一些，接收方无法一次接收太大流量

靠滑动窗口来实现流量控制

窗口：致命允许对方发送的数据量

假设确认号为501，窗口为1000，表示发送方可以发送501-1500，这1000个字节的数据

滑动窗口

假设发送发发送序列号为1的数据，假设发送了100字节

发送方还可以进行第二次发送，序列号为101，还是发送100字节

接收方收到200字节，回应ack=201，表示希望接收的下一个序列号，并添加一个数据，表示当前的窗口为300，表示还能发送300字节的数据

发送放收到后，seq=301又发送100字节，还能发200字节，继续seq=401，再发200字节

接收方收到后，回确认消息，ACK=1，ack=601,rwnd=0,告知发送方，收到300字节，且窗口为0，不能再发送数据了

可见接收方通过窗口，来告知发送方当前还能接收多少字节的数据，进而实现流量的控制

 

 

 继续

接收方收到数据后，传递到应用层数据，一定时间后，又可以接收数据了。

接收方给发送方发rwnd=1000表示我还能收1000字节的数据，发送方收到后又可以封装数据继续发送。

假设接收方发送窗口大小的信息丢失了，发送方会一直等待，认为接收方窗口一直为0，接收方也会一直等待，所以双方都在等待造成死锁。

那么tcp不是可靠协议么？可靠指的是数据的可靠传输，指的是它的确认机制

对于特殊的消息，是没有超时重传机制的。

上述死锁如何解决呢？  坚持定时器

当接收窗口为0的时候，接收方启动坚持定时器

每隔一段时间发送一个窗口探测报文 ，用来询问接收方窗口是否增大

tcp协议的拥塞控制

网络比喻成公路，当网络数据报文过多，就会发生拥塞

数据从一个地方到另一个地方，中间会经过许多设备，数据链路中各个部分都有可能成为网络传输的瓶颈

流量控制考虑的是点对点的通信量的控制没利用窗口来实，

拥塞控制考虑的是整个网络，是全局性的考虑，是个很庞大的问题，很难有最优解，了解即可

报文超时认为是拥塞

 

tcp协议：

可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

以太网头

ip 头

tcp头

数据

udp协议：

不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

 

以太网头

ip头

udp头

数据

tcp三次握手和四次挥手