谢希仁的第七版计算机网络--第五章总结概述

第五章 运输层

5.1 运输控制协议TCP

特点：

1.TCP 是面向连接的运输层协议。
2.每一条 TCP 连接只能有两个端点 (endpoint)，每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。
3.TCP 提供可靠交付的服务。
4.TCP 提供全双工通信。
5.面向字节流
TCP 中的“流”(stream) 指的是流入或流出进程的字节序列。
“面向字节流”的含义是：虽然应用程序和 TCP 的交互是一次一个数据块，但 TCP 把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串无结构的字节流。TCP 不保证接收方应用程序所收到的数据块和发送方应用程序所发出的数据块具有对应大小的关系。
但接收方应用程序收到的字节流必须和发送方应用程序发出的字节流完全一样。

TCP 连接的端点不是主机，不是主机的IP 地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。TCP 连接的端点叫做套接字 (socket) 或插口。每一条 TCP 连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）
端口号拼接到 (contatenated with) IP 地址即构成了套接字。
套接字 socket = (IP地址 : 端口号)

TCP 报文段的首部格式

1.TCP 虽然是面向字节流的，但 TCP 传送的数据单元却是报文段。
2.一个 TCP 报文段分为首部和数据两部分，而 TCP 的全部功能都体现在它首部中各字段的作用。
3.TCP 报文段首部的前 20 个字节是固定的，后面有 4n 字节是根据需要而增加的选项 (n 是整数)。因此 TCP 首部的最小长度是 20 字节。

以字节为单位的滑动窗口

1.TCP 使用流水线传输和滑动窗口协议实现高效、可靠的传输。
2.TCP 的滑动窗口是以字节为单位的。
3.发送方 A 和接收方 B 分别维持一个发送窗口和一个接收窗口。
4.发送窗口表示：在没有收到确认的情况下，可以连续把窗口内的数据全部发送出去。
5.接收窗口表示：只允许接收落入窗口内的数据,并且暂时缓存起来，等待尚未发送过来的数据。

发送缓存与接收缓存的作用

发送缓存用来暂时存放：发送应用程序传送给发送方 TCP 准备发送的数据；TCP 已发送出但尚未收到确认的数据。
接收缓存用来暂时存放：按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据；不按序到达的数据。

1.停止等待协议

协议要点：

1.停止等待。发送方每次只发送一个分组。在收到确认后再发送下一个分组。
2.编号。对发送的每个分组和确认都进行编号。
3.自动重传请求ARQ。发送方为每个发送的分组设置一个超时计时器。若超时计时器超时，发送方会自动重传分组。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
4.简单，但信道利用率太低。
5.全双工通信的双方既是发送方也是接收方。

信道利用率

为了提高传输效率，发送方可以不使用低效率的停止等待协议，而是采用流水线传输。
流水线传输就是发送方可连续发送多个分组，不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。这样可使信道上一直有数据不间断地传送。
由于信道上一直有数据不间断地传送，这种传输方式可获得很高的信道利用率。

2.连续ARQ协议

协议要点：

1.接收方一般采用累积确认的方式。即不必对收到的分组逐个发送确认，而是对按序到达的最后一个分组发送确认，这样就表示：到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。
2.优点：容易实现，即使确认丢失也不必重传。
3.缺点：不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。

Go-back-N（回退 N）

1.。如果发送方发送了前 5 个分组，而中间的第 3 个分组丢失了。这时接收方只能对前两个分组发出确认。发送方无法知道后面三个分组的下落，而只好把后面的三个分组都再重传一次。这就叫做 Go-back-N（回退 N），表示需要再退回来重传已发送过的 N 个分组。可见当通信线路质量不好时，连续 ARQ 协议会带来负面的影响。

5.2 用户数据报协议UDP

功能：
1.复用和分用的功能
2.差错检测的功能

特点：

1.UDP 是无连接的，发送数据之前不需要建立连接，，因此减少了开销和发送数据之前的时延。
2.UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。
3.**UDP 是面向报文的。**UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。UDP 一次交付一个完整的报文。
4.UDP 没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。很适合多媒体通信的要求。
5.UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
6.UDP 的首部开销小，只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节的首部要短。

5.3 TCP与UDP的区别

当运输层采用面向连接额TCP协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当关于一条全双工的可靠信道。

当运输层采用无连接的UDP时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。

TCP/IP运输端口号

1.端口用一个 16 位端口号进行标志，允许有65,535个不同的端口号。
2.端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在互联网中，不同计算机的相同端口号是没有联系的。
3.第由此可见，两个计算机中的进程要互相通信，不仅必须知道对方的端口号（为了找到对方计算机中的应用进程） ，而且还要知道对方的 IP 地址（为了找到对方的计算机）

5.4 TCP的流量控制

流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。

5.5 TCP的拥塞控制

TCP进行拥塞控制的算法：慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复。

5.6 TCP的运输连接管理