计算机网络 第五章 ——传输层
文章目录
- 传输层的功能
- 传输层的端口
- 传输层协议UDP和TCP
- UDP的主要特点
- 传输控制协议TCP概述
- 传输层协议和应用层协议之间的关系
- TCP可靠传输的实现
- 连续ARQ协议
- 累计确认
- TCP报文段首部格式
- TCP滑动窗口技术实现可靠传输
- TCP的流量控制
- TCP的拥塞控制
- 拥塞控制四种算法
- TCP的运输连接管理
- TCP的连接
- SYN洪泛攻击
- TCP的连接释放
传输层的功能
为相互通信的应用进程提供了逻辑通信。
传输层实现了程序到程序
网络层实现了地址到地址
传输层的主要功能：
传输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）
传输层还要对收到的报文进行差错检测
传输层提供面向连接和无连接的服务。
传输层的端口
在网络层用协议号标识使用TCP/UDP
TCP 6
UDP 17
IGMP 1
在传输层用端口号标识区分上一层
TCP的端口
端口用一个16位端口号进行标识
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，。在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。
端口的取值范围是0~65535
熟知的端口0~1023
登记端口 1024~49151
客户端口号 49152~65535
传输层协议UDP和TCP
在TCP/IP协议栈，传输层有两个协议TCP/UDP
TCP（Transmission Control Protocol 传输控制）协议：
需要将要传输的文件分段传输，服务器和客户端建立会话，能够实现可靠传输，有流量控制功能。
例子：qq传文件
UDP（User Data Protocol 用户数据报协议）协议：
一个数据包就能够完成数据通信，不分段，不
需要建立会话（对服务器性能要求降低），不需要流量控制，不可靠传输。
例子：域名解析，qq聊天，屏幕广播，还应用于多播、广播
发送的电子邮件用到的什么协议？
答：用到TCP协议
用FTP下载文件用到的什么协议？
答：TCP
查看会话 netstat -n
查看建立会话的进程 netstat -nb
UDP的主要特点
UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。
UDP是面向报文的。UDP没有拥塞限制，很适合多媒体通信的要求。
UDP支持一对一，一对多，多对多和多对一的交互通信。
UDP的首部开销小，只有8个字节。
首部中的长度指 的是 首部长度+数据长度
为了计算检验和，需要把网络层的信息拿过来形成伪首部。
传输控制协议TCP概述
TCP是面向连接的传输层协议
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）。
TCP提供可靠交付的服务。
TCP提供全双工通信
面向字节流
TCP的连接
TCP把连接作为最基本的抽象
每一条TCP连接有两个端点（ip+端口）
TCP连接的端点不是主机 ，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是传输层的协议端口。TCP连接的端点 叫做 套接字（socket）
端口号拼接到IP地址即构成了套接字。
传输层协议和应用层协议之间的关系
DNS协议绝大多数使用的UDP
常见的应用层协议使用的端口
http=TCP+80
HTTPS=TCP+443
RDP=TCP+3389
ftp=TCP+21
访问共享文件夹 TCP+445
SMTP=TCP+25
POP3=TCP+110
telnet =TCP+23
SQL=TCP+1433
DNS=UDP+53
服务和应用层协议之间的关系
服务使用 TCP/UDP的端口侦听客户端请求。
客户端使用IP地址定位服务器 使用目标端口 定位服务。
可以在’服务器网卡上设置只开放必要的端口，实现服务器网络安全。
如何在windows上安装服务
如何查看服务侦听的端口
netstat -an
netstat -n
netstat -nb
telnet 192.168.80.100 3389 测试远程计算机的某个端口是否打开
如何更改服务使用的默认端口
迷惑入侵者，使系统更加安全
如何设置windows网络安全
设置本地连接，TCP/IP筛选
TCP可靠传输的实现
可靠：保证接收方进程从缓存区读出的字节流与发送方发出 的字节流是完全一样的。
TCP实现可靠传输的机制：
1.校验
2.序号
3.确认
4.重传
一个字节占一个序号
序号字段指的是一个报文段第一个字节的序号
可靠通信的实现
使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。
这种可靠传输协议常称为自动重传请求AQR(Automatic Pepeat reQuest).
AQR表明重传的请求是自动进行的。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
信道利用率
停止等待协议的优点使简单，但缺点是信道利用率太低。
信道利用率U的公式
让TD增加U就会增加，分母相对固定
采用流水线传输
就是连续不断地发送数据包，发送方可连续发送多个分组，不必没发完一个分组就停顿下来等待对方确认。
由于信道上一直有数据不间断的发送，这种传输方式可获得很高的信道利用率。
连续ARQ协议
说明这5个数据包是连续发送的，第一个数据包得到确认之后，就把窗口往右边移动，然后把1丢掉，这是6进入窗口，不断的重复。窗口内的数据包必须有确认才可以删除。（窗口里面的数据可以发出去，不可以删除）这就是使用流水线传输的时候使用滑动窗口技术实现可靠传输。
累计确认
每一个数据包都可以确认，效率不高，所以出现了累计确认。
简单理解就是连续的数据包，末尾的进行确认说明前面的都可以不用确认了。
如果中间的3数据包丢失，则后面的4不会接收，则确认的数据包是2 之前的。则这时候会重新发送3数据包。
优点：容易实现 信道利用率高
缺点：不能像发送方反应出接收方已经正确收到的所有分组的信息。
TCP报文段首部格式
分为两部分：固定20字节的首部 和 可变长部分——所以TCP的首部长度是可变的 。
源端口 目的端口 各占 2字节
序号（4字节）：某个数据包第一个字节是整个文章的第几个字节则序号就是多少。是给数据包加上的头。
确认号指的是已经发送出去的数据包最后一个字节的后一位。告诉确认着下次该发第多少个字节了。
数据偏移
TCP首部不一定就是20个字节，可能还有其他选项，用来记录从第几个字节开始有数据的。
用4位二进制表示，写成10进制最大就是15
TCP首部最长是60个字节。15*4=60
所以选项部分最多可以有40个字节
作用：告诉TCP首部有多长，首部后面的都是数据。
保留：占6位，保留为今后使用，但目前应置为0 。
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TCP滑动窗口技术实现可靠传输
1.以字节为单位的滑动窗口技术
A的发送窗口由B的接收窗口决定。
阿发越小越以来旧值，大就修正比较及时
TCP的流量控制
两台计算机传送数据，其中一个发送太块，另一个接收慢，则向快的发送一个数据包，告诉他慢一点或者停止，等缓存清空了然后发送数据包，可以继续传送。
TCP利用滑动窗口机制实现流量控制。
发送方的发送窗口取决于接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值。
接收方根据自己接收缓存的大小，动态的调整发送方的发送窗口大小。
防止互相等待的方法
TCP的拥塞控制
出现拥塞的条件
对需求的总和>可用资源
例如：带宽 交换机的缓存 处理机
网络中有许多资源同时呈现供应不足-》性能变坏-》网络吞吐量将随输入负荷增大而下降。
拥塞控制：
防止过多的数据注入到网络中（全局性）
拥塞控制四种算法
TCP的运输连接管理
TCP 连接传输三个阶段：
连接建立-》数据传送-》连接释放
TCP连接的建立采用客户端服务器方式，主动发起连接建立的应用进程叫做客户端，而被动等待连接建立的应用进程叫做服务器。
TCP的连接
SYN洪泛攻击
TCP的连接释放
