運輸層的作用

運輸層向它上面的應用層提供通信服務（提供端到端，進程到進程的可靠通信），為運行在不同 host 上的進程提供邏輯通信，向高層用戶屏蔽通信子網的細節

2.UDP 和 TCP 的特點，及使用它們的應用程序，熟知端口號

UDP 和 TCP 的特點：

UDP

支持單播、多播、廣播

無連接，不可靠

可以任何速率發送數據

TCP

僅單播，不支持多播、廣播

面向連接，可靠按序

流量控制（發送速率不超過接收方的接收能力）

擁塞控制（網絡過載時限制發送方的發送速率）

及使用它們的應用程序：

熟知端口號：

3.UDP：首部格式，檢驗和

首部格式：

檢驗和：

發送端：

先設置檢驗和字段為 0

每兩個字節為一組，進位累加求和，多出的加到最后一位

把求和結果求反，求反即轉換成 2 進制后，0 變 1,1 變 0

把計算結果放入檢驗和字段

接收端

把每 2 個字節為一組，進位累加求和

把求和結果求反：為 0 即未檢驗出差錯（不排除沒檢測出來的錯誤）

4.TCP 的首部格式（端口號，序號，確認號，窗口，首部長度，檢驗和，6 個標志位）

端口號：各占 2 個字節
當訪問百度時，源端口使用客戶端系統隨機分配的端口號，目的端口是使用熟知端口號 80
序號：占 4 個字節。序號范圍是【0~2^32-1】，循環使用
確認號：占 4 個字節，是期望收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號。若確認號為 N，則代表：序號 N-1 為止的所有數據都已正確收到
窗口：占 2 個字節。窗口值是【0~2^16-1】之間的整數。窗口指的是發送本報文段的一方的接收窗口。窗口值告訴對方：從本報文段首部中的確認號算起，接收方目前允許對方發送的數據量。窗口值作為接收方讓發送方設置其發送窗口的依據。
窗口字段明確指出了現在允許對方發送的數據量。窗口值經常在動態變化著
首部長度：占 4 位，也叫數據偏移，最小 20，最大 60
檢驗和：占 2 位，檢驗和字段檢驗的范圍包括首部和數據兩部分
6 個標志位：

緊急 URG：當 URG=1 時，表明緊急指針字段有效。緊急指針：指出在本報文段中緊急數據共有多少個字節（緊急數據放在本報文段數據的最前面）

確認 ACK：只有當 ACK=1 時確認號字段才有效

推送 PSH：接收方 TCP 收到 PSH=1 的報文段，就盡快地交付接收應用進程，而不再等到整個緩存都填滿了后再向上交付

復位 RST：當 RST=1 時，表明 TCP 連接中出現嚴重差錯，重新建立運輸連接

同步 SYN：同步 SYN=1 表示這是一個連接請求或連接接受報文

終止 FIN：FIN=1 表明發送端的數據已發送完畢，并要求釋放運輸連接

5.TCP 的可靠傳輸：超時重傳機制，TCP 流量控制（序號，確認號，確認標志位，窗口，死鎖問題與持續計時器），發送緩存和接受緩存的作用，捎帶確認與累積確認

超時重傳機制：
超時計時器時間 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
測量多個 sampleRTT 求平均值，形成 RTT 的估計值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值α=1/8
測量 RTT 的變化值：RTTs 與 SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（序號，確認號，確認標志位，窗口，死鎖問題與持續計時器） ：

序號：發送窗口里面的序號表示允許發送的序號

確認號：表明主機期望收到的下一個序號，而上一個序號位置的數據已經收到了

確認標志位：

窗口：窗口指的是發送本報文段的一方的接收窗口；發送窗口表示：在沒有收到 B 的確認的情況下，A 可以連續把窗口內的數據都發送出去。

死鎖問題：發送方等待接收方通知窗口大小，接收方等待發送方發送數據

持續計時器：當發送方收到接收方的零窗口通知，啟動持續計時器。若持續計時器到期，就發送一個零窗口探測報文段

接收方發送的確認報文段中：
若窗口仍是零，則重置持續計時器
若窗口不是零，則死鎖打開
發送緩存和接受緩存的作用：

發送方應用進程把數據發送到 TCP 的發送緩存；發送緩存暫時存放：1 準備發送的數據；2 已發送未確定的數據

接收方應用進程從 TCP 的接收緩存中讀取字節流；接收緩存暫時存放：1 已收到但尚未提交的數據；2 失序的數據
捎帶確認與累積確認：

累積確認：即不必對收到的分組逐個發送確認，而是對按序到達的最后一個分組發送確認，這樣就表示：到這個分組位置的所有分組都已正確收到了

捎帶確認：當一個數據幀到達的時候后，接收方并不是立即發送一個單獨的控制幀，而是抑制一下自己并且開始等待，知道網絡層傳遞給他下一個分組，然后，確認信息被附在往外發送的數據幀中（使用幀頭中的 ack 域）。實際上，確認報文搭了下一個外發數據幀的便車。

6.TCP 的擁塞控制：網絡擁塞的判斷，傳輸輪次與擁塞窗口大小的關系（慢開始與擁塞避免，門限 ssthresh，重傳計時器超時與三個重復 ACK）

網絡擁塞的判斷：重傳定時器超時
*** 傳輸輪次與擁塞窗口大小的關系（慢開始與擁塞避免，門限 ssthresh，重傳計時器超時與三個重復 ACK）***：

慢開始：每經過一個 RTT，cwnd 翻倍

擁塞避免：每經過一個 RTT，cwnd 加一

慢開始門限 ssthresh：當 cwnd = ssthresh 時由指數增長切換為線性增長；ssthresh=24 時，重傳計時器超時，發送方判斷為網絡擁塞。調整 ssthresh=cwnd/2，擁塞窗口 cwnd=1，執行慢開始

7.TCP 連接：TCP 的套接字，三次握手建立 TCP 連接，四次握手釋放 TCP 連接

TCP 的套接字：就是對網絡中不同主機上的應用進程之間進行雙向通信的端點的抽象。一個套接字就是網絡上進程通信的一端，提供了應用層進程利用網絡協議交換數據的機制
三次握手建立 TCP 連接：

剛開始客戶端 A 和服務端 B 都是關閉的

B 的 TCP 服務器進程被動打開，準備接受客戶進程的連接請求

A 主動打開，A 向 B 發出 SYN 報文段，選擇初始序號，不攜帶數據。SYN=1,SEQ=X

B 收到 SYN 報文段，發回 ACK 報文段，選擇初始序號，分配緩存，不攜帶數據。SYN=1.ACK=1.SEQ=Y,ack=x+1

A 向 B 發送 SYN+ACK 報文段，可攜帶數據。通知上層應用進程：TCP 連接已建立。

B 通知其上層應用進程 TCP 連接已經建立。

四次握手釋放 TCP 連接：

客戶端 A 主動關閉。A 向 B 發出 FIN 報文段，并停止發送是數據。FIN=1,seq=u

B 通知應用進程。B 收到 FIN 報文段，回復 ACK 報文段。TCP 連接處于半關閉狀態：B 仍可發送數據。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被動關閉。若 B 已經沒有要向 A 發送的數據，向 A 發送 FIN 報文段。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

A 收到 FIN 報文段后，必須發出 ACK 報文段。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 報文段后，TCP 連接關閉。