2019-06-09 计算机网络 自顶向下方法 第三章

运输层解决的问题是，数据传输的问题。数据传输分为不可靠传输和可靠数据传输，分别对应的是UDP协议和TCP协议。

运输层和网络层的关系

在发送端，运输层将从发送应用程序接收到的报文（应用层报文）转换成报文段，随后将这些报文段传递给网络层，网络层将其封装为网络层分组（即数据报），并向目的地发送；

在接收端，网络层从数据报中提取运输层报文段，并将该报文段上交给运输层，运输层则处理接收到的报文段，使该报文段中的数据为接收应用程序使用；

运输层协议只工作在端系统中

网络层IP协议为不可靠服务，其服务模型是尽力而为交付服务（best-effort delivery service），这意味着它不确保报文段的交付、不保证报文段的按序交付、不保证报文段中数据的完整性。

因特网运输层概述

Internet运输层上提供TCP(传输控制协议) 和 UDP(用户数据报协议)两种。

多路复用和多路分解

无连接的多路复用和多路分解

在运输层，无连接的网络传输是通过UDP来实现的，一个UDP套接字是由一个含有目的IP地址和目的端口号的一个二元组来全面标识的。

主机收到UDP段后检查段中的目的端口号，并将UDP段导向绑定在该端口号的Socket，因此如果两个UDP报文段有不同的源IP地址/端口号，却有相同的目的端口号，那么两个报文段将通过相同的目的套接字被定向到相同的目的进程。

面向连接的多路复用与多路分解

在运输层中面向连接的网络传输多使用TCP，而TCP套接字和UDP套接字之间有一个细微的差别，TCP套接字是由一个四元组（源IP地址、源端口号，目的IP地址，目的端口号）来标识的。当一个TCP报文段从网络到达一台主机时，主机会使用全部4个值来将报文段定向，即多路分解到相应的套接字。

与UDP不同的是，两个具有不同源IP或源端口号的到达的TCP报文段将被重定向到两个不同的套接字。

Web服务器与TCP

当今的高性能Web服务器通常只使用一个进程，但是为每个新的客户连接创建一个具有新连接套接字的新线程。

无连接运输：UDP

UDP报文段结构

UDP检验和

作用

提供了差错检查功能

用于确定当UDP报文段从源到达目的地移动时，其中的比特是否发生了变化（例如，可能由于链路中的噪声干扰或者存储在路由器中时引入问题）

原理

反码（complement）：发送方的UDP对报文段中的所有16bit字的和进行反码运算，就是将所有的0换成1，所有的1换成0；接收端计算校验和但不做反码，将结果与发送方校验码相加，如果得到的结果为16个1，那么说明该分组中没有引入差错。

回卷（wrap around）：遇到最高位进位的时候，就将溢出的那一位与低16位相加。

UDP 的几个优点

对于发送什么数据和何时发送数据有更为精细的控制。TCP 因为有拥塞控制使得 TCP 发送速率不能得到保证，而 UDP 没有这种限制

无须事先建立连接。TCP 在发送数据前必须经过 3 次握手，这就引入了非常大的时延

无连接状态。UDP 不需要额外的内存以保存缓存、拥塞控制参数等数据，因此服务器可以有更多的 UDP 连接

分组的首部开销更小。UDP 的首部只有 8 个字节，而 TCP 有 20 个字节。

可靠数据传输原理

构造可靠数据传输协议

经完全可靠信道的可靠数据传输：rdt1.0

经具有比特差错信道的可靠数据传输：rdt2.0

经具有比特差错的丢包信道的可靠数据传输：rdt3.0

流水线可靠数据传输协议

回退N步

选择重传