计算机网络学习笔记（5.传输层 6.应用层）

第五章 传输层

传输层概述

研究进程之间的逻辑通信问题
传输层

• 主机才有的层次
• 网络层的首部校验和只能校验头部，不能校验数据部分，传输层可以实现数据的检错，这样就不需要网络层再检测数据部分了

传输层的两个协议

传输层的寻址与端口

• 这里的端口是软件端口/逻辑端口，标识主机进程，与路由器的硬件端口不同
• 端口号只需要在主机内有唯一性即可，不同主机之间的端口没有联系

UDP协议

用户数据报协议UDP概述

• UDP不保证可靠交付，靠网络层实现可靠交付
• UDP面向报文是指，UDP对于应用层传下的报文，既不合并也不拆分，对报文的长度不改变，保留应用报文的边界，
• 因此需要应用层选择合适的报文长度，否则就会导致报文传输到网络层过长，需要分片，降低传输效率；
• 无连接，不可靠，面向报文，适合实时，首部开销小

UDP首部格式

• UDP的数据已经进入到主机了，因此也就不需要地址了，靠端口号来识别进程
• 源端口号可有可无，需要回复就给，不需要回复就不给，目的端口号必须有
• 16位UDP长度指整个UDP数据报长度（首部+数据），单位字节
• 16位UDP检验和检测整个UDP数据报是否有错，错就丢弃，分用时找不到目的端口号，也会对其报文，并发送ICMP差错报告报文

UDP校验

• 图中的UDP数据报的首部开头又多了个伪首部，这个伪首部很像IP数据报的首部
• 伪首部只会在计算校验和时才会出现，不向下传递也不向上提交
• 伪首部：
  • 第三个字段固定为0，
  • 第四个字段表示协议，封装这个UDP报文的IP数据报的首部协议字段是17，所以这里也是17
  • 第五个字段UDP长度，是UDP首部+数据部分的长度，不包括伪首部

注意：接收端中的检验和是经过计算后的检验和

TCP协议特点和TCP报文段格式

TCP协议特点

• 1.面向连接（虚连接）：虚连接指这并不是实际的物理连接，实际的物理连接应该是层层封装解封装，TCP连接就好像是进程和进程直接连接了一样（疑问，难道TCP协议不是层层封装通信的？？）
• 2.只能点对点，无法广播和多播
• 3.可靠有序，不丢不重
• 4.全双工，收发都有缓存
• 5.面向字节流

TCP发送数据举例

• 发送方将要发送文件，会将发送的数据按照字节排好序，并进行编号
• 将要发送的时候，提前把发送的字节放入TCP的缓存中，
• 发送数据时，从缓存中按顺序取出一定的字节数，加上TCP首部，形成完整报文段发送出去

TCP报文段首部格式

• 考试重点，答题中经常考察对某些字段的理解
• TCP报文段主要包含：首部，数据部分
• 首部包含：固定首部，选项，填充（凑4字节的整数倍，填全0）
  • 源端口，目的端口，即字面意思
  • 序号：将要发送的字节都有自己的编号（123456789…），序号字段填的就是当前的TCP报文中数据部分的第一个字节的编号，比如上图中的首部中序号字段填的就是1，如果发送456号数据，序号字段就是4
  • 确认号：接收方收到了123号字节，并且知道下一个字节应该是编号4，所以回复的报文中，确认字段为4，表示期望收到4号字节
  • 数据偏移：TCP报文段的数据起始处距离整个TCP报文段的起始处的距离，一个数代表4B，其实就是首部的长度，比如这里的数值为15，则表示首部的长度为60字节；为什么还要添加首部长度，可能还会有选项字段和填充字段，所以首部长度不确定
  • 6个控制位：PSH和RST几乎不会考，了解即可
  • 窗口：B给A发送数据，并且在窗口字段规定了B最大能接收的数据量，A收到报文以后，知道了下次给B发送数据不要超过B的最大接收量；比如，B给A发送的确认为701，窗口为1000，那么A下次就可以给B发送701-1700号字节
  • 检验和：与UDP一样，检验首部+数据，检验时加上12字节的伪首部，伪首部的第四个字段是协议字段，UDP协议中是17，TCP协议中是6
  • 紧急指针：URG=1时才有意义，表示从TCP数据部分的开头向后有多少字节是紧急的数据，其实就是标记了紧急数据在数据部分中的位置和字节数
  • 选项：最开始是用于记录TCP报文字段中数据部分的最大长度，后来又加了几个字段，所以选项的长度也不确定，如果不满首部字节数为4的整数倍，还需要填充字段补充一下，了解即可

TCP连接管理

TCP连接三次握手，