计算机网络第五章——传输层（上）

早知如此绊人心，何如当初莫相识

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前言

虽然说是手机和手机之间的通信但是其实是手机之间的进程和进程之间的通信，所以这一章主要是研究进程之间通信的问题，在计算机网络中有一个重要的问题，在进行数据通信和资源共享的如何来保证数据是准确的，或者说如何在一个可能会数据丢失的数据媒体上如何可靠的来传输我们的数据，这个就是TCP协议发挥作用的地方，UDP协议会TCP协议相比较就是一个不太可靠的协议，那么可能在传输对数据准确性要求不那么高，在传输延迟方面要求比较高，通常会使用UDP协议，

复用是指发送方不同的用户进程它们都可以使用传输层的协议来传送数据，而这个分用是指接收方传输层在剥去报文的首部之后能够送给正确的进程，传输层的转送单元报文段。我们之前学过的网络层有一个首部校验和但是只是校验头部，但是没有校验数据部分，因此需要这个传输层来实现对数据的检错，因为网络层的数据部分就是传输层的报文段，如果传输层对这个报文段进行了差错检测那么网络层就不需再进行差错检测了，就是需要检测IP数据报的头部而不需要检测数据部分，那么可以看出传输层和网络层一起就可以实现一个可靠传输的过程，当然这个传输层不一定会实现一个可靠传输的，这是应为传输层有两个协议，一个叫做TCP一个叫做UDP,.

之前我们说过传输层有一个功能就是复用和分用，

根据IP地址找到他所在的网络，进入他所在的网络之后，就要靠他的MAC地址再定位到具体哪一个主机，找到了主机这个通信还不算结束，应该要找到这个主机中接收这个数据的进程，因此就涉及到传输层的问题，用一个端口指明一个具体的应用进程，
客户端使用的端口号只有再使用的时候才会给它分配一个，而且是主机中的操作系统给它随机分的，这个进程只要一结束，这个端口号就可以分给一个新的进程，所以这个端口号是可以循环利用，是可以动态选择的，

根据IP地址可以找到主机，根据端口号可以找到主机具体的进程。

网络层是不可靠交付，若是使用UDP也是不可靠的交付，那么就只有应用层来保证可靠，以及顺序的交付，
面向报文的意思就是，首先一个应用层的程序会产生一个引用层的报文，应用层报文就作为应用层的传输单元往下传输，根据不同的协议加上不同的首部，所谓面向报文就是对于这个报文的长度大小是不做改变的，也就是应用层给UDP多长的报文，UDP就照旧发送，即一次发一个完整报文，
无拥塞控制有时也是很有用的，比如视频通话，尽管丢失一些画面，也是无伤大雅，

注意这个数据字段是可以为零的，所以这个UDP的数据报最少是8B,源端口号是可有可无的，若是我发送的数据报我希望收到对方的回复，那么这个源端口号我就希望填上，目的端口号是一定要存在的，UDP长度是整个用户数据报的长度，检验和也就是包括首部字段和数据字段是否是发送错误了，若是发生错误了也就会把这个UDP用户数据报，那还有一种出错的情况就是我们在分用的时候，也就是网络层交给用户层的数据报，这些数据报去找各自所对应的用户进程，也就是根据端口号来找，若是找不到进程，就会把整个数据报丢弃

发送端和接收端在校验这个数据和首部有没有出错的时候，才会出现这个伪首部，在传输的过程中这个伪首部自始至终都是不会出现的，

第三步中，若是每一个横条都是可以满足4B的话，就不需要填充，
第四步也就是右边的这种方式，

所谓面向连接就是在传输数据之前要先建立好一个TCP连接,再传送完数据之后在释放这个已经建立的连接，
将这个数据报加上各个层次的首部之后，放在链路上传输，然后在接收端进行一步又一步的解封装，这个是一个完整的物理连接，但是TCP好像是建立了一种点对点的连接，因此我们说是一种虚连接，TCP是没有办法应用于广播或者多播的方式，
面向字节流的含义就是虽然应用进程和TCP的交互每一次都是发送一个数据块，这个数据块的大小可以是不一样的，但是TCP会把这个应用程序交下来的数据看作是一连串的无结构的字节流，

取123字节组成一个TCP的报文段，然后这个报文段加上TCP的头部，然后形成一个完整的报文段放在链路上进行传输，当然所携带的字节的个数是不定的，有很多的因素，



TCP报文段在首部除了有20B字节的固定首部之外，还有选项，一个长度可变的字段，TCP有强迫症想要这个首部是4字节的整数倍，也就是4N字节，所以需要一个填充字段来进行补齐，
就像上图中序号是1，而下图中就是11，
只有收到一个确认之后才会发送一个新的报文段，确认号字段上图就应该是4，
因为如果这个首部加了这个选项字段，这个数据部分就不知道从哪里开始的，所以就需要一个数据偏移字段来规定首部有多长

本来发送方发送的好好的，突然接受方说不能接收文件了，说你赶快停止，发送方收到这个一个信息之后，它就应该叫停，发送方的叫停一定是要输入一些命令，这些命令的体现就是新假如了一些数据，这些数据就会进入这个TCP缓存中，这个时候使得它的URG等于1，就说明这是一个紧急的数据，紧急的报文段，就应该赶紧发送，而不应该在缓存中排队，

PUSH主要是接受方进行的一个紧急处理，也就是若是TCP缓存中若是某一个报文段push==1需要赶紧的交付给应用层上面的进程，

这个窗口字段也就是可以容纳的最大的字节流，或者说数据量是多少，根据接收方的窗口大小来设置发送方的发送缓存。在UDP中协议字段是17而TCP中是6，
紧急指针就是告诉紧急数据的位置以及它总共占的字节数，

无应用层数据意思就是无数据部分，只是一个连接请求的作用，
这个seq就是序号位占32bit,这个时候的确定位是没有意义的，
两者都是可以发送或接收的话，那么每一方都是有两个缓存，发送和接收的缓存，接下来这个服务器端就要为接下来的数据通信做好准备，也就是分配好一个缓存以及相应的变量，并且向客户端发一个确认的报文段，就是告诉它，已经收到你的报文请求了，允许发送端发送数据了，注意确认报文段依然是没有数据部分的，注意有了大写的ACK就一定要有小写的ACK,
并且可以看到在第二步和第三步服务器端和客户端分别为TCP过程分配了缓存和变量，并且第三次的序号位是为x+1因为第一步的时候是发送了一个x,

连接释放的报文段中有哪些比较特别的字段，因为这个时候是要请求释放这个连接，FIN结束位这个FIN就应该标为1了,seq就是指这样一个报文段的第一个字节的序号，由于这样一个报文段都是没有数据的，所以这样一个序号也能标记这样一个报文段，
所谓的半关闭就是指客户停止了发送数据，而服务器依然是可以发送数据，
主机对第二步中的这个也不用给与回复，只需要等待服务器告诉他也结束就可以了，
注意第二步和第三步的确认号是一样的，因为客户并没有发送数据，
若是第三步的时候这个丢失了，客户就一直收不到第三个报文段，就会一直重发，B就没有办法进入关闭状态，所以需要一个AMSL时间，