【计算机网络】学习笔记:第五章 传输层【王道考研】
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一、传输层概述
传输层：
传输层的功能：
传输层的两个协议：
传输层的寻址与端口
二、UDP协议
UDP概念
UDP首部格式
UDP校验
三、TCP协议特点和TCP报文段格式
1.TCP协议的特点
2.TCP报文段首部格式
3.TCP连接管理 三次握手、四次挥手
TCP的连接建立
SYN洪泛攻击
TCP的连接释放
4.TCP可靠传输
序号
重传
5.TCP流量控制
6.TCP拥塞控制
拥塞控制四种算法
传输层总结
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一、传输层概述
传输层：
传输层是只有主机才有的层次 为应用层提供通信服务 使用网络层的服务
传输层的功能：
1.传输层提供进程和进程之间的逻辑通信网络层提供主机之间的逻辑通信
2.复用和分用
3.传输层对收到的报文进行差错检测
4.传输层的两种协议
传输层的两个协议：
面向连接的传输控制协议TCP
传送数据之前必须建立连接，数据传送结束后要释放连接。不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的面向连接的传输服务，因此不可避免增加了许多开销:确认、流量控制、计时器及连接管理等。
可靠，面向连接，时延大，适用于大文件。
无连接的用户数据报协议UDP
传送数据之前不需要建立连接，收到UDP报文后也不需要给出任何确认。
不可靠，无连接，时延小，适用于小文件。
传输层的寻址与端口
复用：应用层所有的应用进程都可以通过传输层再传输到网络层。
分用：传输层从网络层收到数据后交付指明的应用进程。
二、UDP协议
UDP概念
UDP只在IP数据报服务之上增加了很少功能，即复用分用和差错检测功能。
UDP的主要特点：
1.UDP是无连接的，减少开销和发送数据之前的时延。
2.UDP使用最大努力交付，即不保证可靠交付。
3.UDP是面向报文的，适合一次性传输少量数据的网络应用。
4.UDP无拥塞控制，适合很多实时应用。
5.UDP首部开销小，8B，TCP20B。
UDP首部格式
UDP校验
三、TCP协议特点和TCP报文段格式
1.TCP协议的特点
1.TCP是面向连接(虚连接) 的传输层协议。
2.每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的。
3.TCP提供可靠交付的服务，无差错、不丢失、不重复、按序到达。 可靠有序，不丢不重
4.TCP提供全双工通信。
5.TCP面向字节流。
2.TCP报文段首部格式
6个控制位
紧急位URG: URG=1时，标明此报文段中有紧急数据，是高优先级的数据，应尽快传送，不用在缓存里排队，配合紧急指针字段使用。
确认位ACK: ACK=1时确认号有效，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置为1。
推送位PSH:PSH=1时，接收方尽快交付接收应用进程，不再等到缓存填满再向上交付。
复位RST:RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错，必须释放连接，然后再重新建立传输链接。
同步位SYN:SYN=1时，表明是一个连接请求/连接接受报文。
窗口:指的是发送本报文段的一方的接收窗口，即现在允许对方发送的数据量。
检验和:检验首部+数据，检验时要加上12B伪首部，第四个字段为6。
紧急指针: URG=1时才有意义，指出本报文段中紧急数据的字节数。
选项:最大报文段长度MSS、窗口扩大、时间戳、选择确认...
3.TCP连接管理 三次握手、四次挥手
TCP连接的建立采用客户服务器方式，主动发起连接建立的应用进程叫做客户，而被动等待连接建立的应用进程叫服务器。
TCP的连接建立
ROUND 1:
客户端发送连接请求报文段，无应用层数据。SYN=1，seq=x(随机) syn报文段不携带数据，会消耗掉一个序列号ROUND 2:
服务器端为该TCP连接分配缓存和变量，并向客户端返回确认报文段，允许连接，无应用层数据。SYN=1，ACK=1，seq=y(随机)，ack=x+1ROUND 3:
客户端为该TCP连接分配缓存和变量，并向服务器端返回确认的确认，可以携带数据。SYN=0，ACK=1，seq=x+1，ack=y+1
SYN洪泛攻击
SYN洪泛攻击发生在OSI第四层，这种方式利用TCP协议的特性，就是三次握手。攻击者发送TCP SYN，SYN是TCP三次握手中的第一个数据包，而当服务器返回ACK后，该攻击者就不对其进行再确认，那这个TCP连接就处于挂起状态，也就是所谓的半连接状态，服务器收不到再确认的话，还会重复发送ACK给攻击者。这样更加会浪费服务器的资源。攻击者就对服务器发送非常大量的这种TCP连接，由于每一个都没法完成三次握手，所以在服务器上，这些TCP连接会因为挂起状态而消耗CPU和内存，最后服务器可能死机，就无法为正常用户提供服务了。
TCP的连接释放
参与一条TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接，连接结束后，主机中的“资源” (缓存和变量)将被释放。
ROUND 1:
客户端发送连接释放报文段，停止发送数据，主动关闭TCP连接。 FIN=1，seq=u
ROUND 2:
服务器端回送一个确认报文段，客户到服务器这个方向的连接就释放了一一半关闭状态。 ACK=1，seq=v，ack=u+1
ROUND 3:
服务器端发完数据，就发出连接释放报文段，主动关闭TCP连接。 FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1
ROUND 4:
客户端回送一个确认报文段，再等到时间等待计时器设置的2MSL(最长报文段寿命)后，连接彻底关闭。
四次挥手没有结束前 链接都没有断 只是客户端在在第一步的时候申请“我说完了 我不说了” 但是其实还是可以接收数据的
4.TCP可靠传输
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。
序号
TCP默认使用累计确认。
重传
确认重传不分家，TCP的发送方在规定的时间内没有收到确认就要重传已发送的报文段。超时重传
TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTS(加权平均往返时间)。
冗余余ACK (元余确认)
每当比期望序号大的失序报文段到达时，发送一个冗余ACK，指明下一个期待字节的序号。
发送方已发送1，2，3，4，5报文段接收方收到1，返回给1的确认(确认号为2的第一个字节)
接收方收到3，仍返回给1的确认 (确认号为2的第一个字节)
接收方收到4，仍返回给1的确认(确认号为2的第一个字节)
接收方收到5，仍返回给1的确认(确认号为2的第一个字节)
发送方收到3个对于报文段1的冗余ACK --->认为2报文段丢失，重传2号报文段。 快速重传
5.TCP流量控制
流量控制：让发送方慢点，要让接收方来得及接收。
TCP利用滑动窗口机制实现流量控制。
在通信过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小，即接收窗口rwnd (接收方设置确认报文段的窗口字段来将rwnd通知给发送方)，发送方的发送窗口取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值。
例：
6.TCP拥塞控制
出现拥塞的条件：
对资源需求的总和 > 可用资源
网络中有许多资源同时呈现供应不足—>网络性能变坏—>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
慢开始 拥塞避免
快重传 快恢复
慢开始和拥塞避免
快重传和快恢复
传输层总结
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