運輸層的作用

運輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)（提供端到端，進程到進程的可靠通信），為運行在不同 host 上的進程提供邏輯通信，向高層用戶屏蔽通信子網(wǎng)的細節(jié)

2.UDP 和 TCP 的特點，及使用它們的應(yīng)用程序，熟知端口號

UDP 和 TCP 的特點：

UDP

支持單播、多播、廣播

無連接，不可靠

可以任何速率發(fā)送數(shù)據(jù)

TCP

僅單播，不支持多播、廣播

面向連接，可靠按序

流量控制（發(fā)送速率不超過接收方的接收能力）

擁塞控制（網(wǎng)絡(luò)過載時限制發(fā)送方的發(fā)送速率）

及使用它們的應(yīng)用程序：

熟知端口號：

3.UDP：首部格式，檢驗和

首部格式：

檢驗和：

發(fā)送端：

先設(shè)置檢驗和字段為 0

每兩個字節(jié)為一組，進位累加求和，多出的加到最后一位

把求和結(jié)果求反，求反即轉(zhuǎn)換成 2 進制后，0 變 1,1 變 0

把計算結(jié)果放入檢驗和字段

接收端

把每 2 個字節(jié)為一組，進位累加求和

把求和結(jié)果求反：為 0 即未檢驗出差錯（不排除沒檢測出來的錯誤）

4.TCP 的首部格式（端口號，序號，確認號，窗口，首部長度，檢驗和，6 個標(biāo)志位）

端口號：各占 2 個字節(jié)
當(dāng)訪問百度時，源端口使用客戶端系統(tǒng)隨機分配的端口號，目的端口是使用熟知端口號 80
序號：占 4 個字節(jié)。序號范圍是【0~2^32-1】，循環(huán)使用
確認號：占 4 個字節(jié)，是期望收到對方下一個報文段的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號。若確認號為 N，則代表：序號 N-1 為止的所有數(shù)據(jù)都已正確收到
窗口：占 2 個字節(jié)。窗口值是【0~2^16-1】之間的整數(shù)。窗口指的是發(fā)送本報文段的一方的接收窗口。窗口值告訴對方：從本報文段首部中的確認號算起，接收方目前允許對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量。窗口值作為接收方讓發(fā)送方設(shè)置其發(fā)送窗口的依據(jù)。
窗口字段明確指出了現(xiàn)在允許對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量。窗口值經(jīng)常在動態(tài)變化著
首部長度：占 4 位，也叫數(shù)據(jù)偏移，最小 20，最大 60
檢驗和：占 2 位，檢驗和字段檢驗的范圍包括首部和數(shù)據(jù)兩部分
6 個標(biāo)志位：

緊急 URG：當(dāng) URG=1 時，表明緊急指針字段有效。緊急指針：指出在本報文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少個字節(jié)（緊急數(shù)據(jù)放在本報文段數(shù)據(jù)的最前面）

確認 ACK：只有當(dāng) ACK=1 時確認號字段才有效

推送 PSH：接收方 TCP 收到 PSH=1 的報文段，就盡快地交付接收應(yīng)用進程，而不再等到整個緩存都填滿了后再向上交付

復(fù)位 RST：當(dāng) RST=1 時，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯，重新建立運輸連接

同步 SYN：同步 SYN=1 表示這是一個連接請求或連接接受報文

終止 FIN：FIN=1 表明發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運輸連接

5.TCP 的可靠傳輸：超時重傳機制，TCP 流量控制（序號，確認號，確認標(biāo)志位，窗口，死鎖問題與持續(xù)計時器），發(fā)送緩存和接受緩存的作用，捎帶確認與累積確認

超時重傳機制：
超時計時器時間 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
測量多個 sampleRTT 求平均值，形成 RTT 的估計值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值α=1/8
測量 RTT 的變化值：RTTs 與 SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（序號，確認號，確認標(biāo)志位，窗口，死鎖問題與持續(xù)計時器） ：

序號：發(fā)送窗口里面的序號表示允許發(fā)送的序號

確認號：表明主機期望收到的下一個序號，而上一個序號位置的數(shù)據(jù)已經(jīng)收到了

確認標(biāo)志位：

窗口：窗口指的是發(fā)送本報文段的一方的接收窗口；發(fā)送窗口表示：在沒有收到 B 的確認的情況下，A 可以連續(xù)把窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)都發(fā)送出去。

死鎖問題：發(fā)送方等待接收方通知窗口大小，接收方等待發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)

持續(xù)計時器：當(dāng)發(fā)送方收到接收方的零窗口通知，啟動持續(xù)計時器。若持續(xù)計時器到期，就發(fā)送一個零窗口探測報文段

接收方發(fā)送的確認報文段中：
若窗口仍是零，則重置持續(xù)計時器
若窗口不是零，則死鎖打開
發(fā)送緩存和接受緩存的作用：

發(fā)送方應(yīng)用進程把數(shù)據(jù)發(fā)送到 TCP 的發(fā)送緩存；發(fā)送緩存暫時存放：1 準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；2 已發(fā)送未確定的數(shù)據(jù)

接收方應(yīng)用進程從 TCP 的接收緩存中讀取字節(jié)流；接收緩存暫時存放：1 已收到但尚未提交的數(shù)據(jù)；2 失序的數(shù)據(jù)
捎帶確認與累積確認：

累積確認：即不必對收到的分組逐個發(fā)送確認，而是對按序到達的最后一個分組發(fā)送確認，這樣就表示：到這個分組位置的所有分組都已正確收到了

捎帶確認：當(dāng)一個數(shù)據(jù)幀到達的時候后，接收方并不是立即發(fā)送一個單獨的控制幀，而是抑制一下自己并且開始等待，知道網(wǎng)絡(luò)層傳遞給他下一個分組，然后，確認信息被附在往外發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中（使用幀頭中的 ack 域）。實際上，確認報文搭了下一個外發(fā)數(shù)據(jù)幀的便車。

6.TCP 的擁塞控制：網(wǎng)絡(luò)擁塞的判斷，傳輸輪次與擁塞窗口大小的關(guān)系（慢開始與擁塞避免，門限 ssthresh，重傳計時器超時與三個重復(fù) ACK）

網(wǎng)絡(luò)擁塞的判斷：重傳定時器超時
*** 傳輸輪次與擁塞窗口大小的關(guān)系（慢開始與擁塞避免，門限 ssthresh，重傳計時器超時與三個重復(fù) ACK）***：

慢開始：每經(jīng)過一個 RTT，cwnd 翻倍

擁塞避免：每經(jīng)過一個 RTT，cwnd 加一

慢開始門限 ssthresh：當(dāng) cwnd = ssthresh 時由指數(shù)增長切換為線性增長；ssthresh=24 時，重傳計時器超時，發(fā)送方判斷為網(wǎng)絡(luò)擁塞。調(diào)整 ssthresh=cwnd/2，擁塞窗口 cwnd=1，執(zhí)行慢開始

7.TCP 連接：TCP 的套接字，三次握手建立 TCP 連接，四次握手釋放 TCP 連接

TCP 的套接字：就是對網(wǎng)絡(luò)中不同主機上的應(yīng)用進程之間進行雙向通信的端點的抽象。一個套接字就是網(wǎng)絡(luò)上進程通信的一端，提供了應(yīng)用層進程利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交換數(shù)據(jù)的機制
三次握手建立 TCP 連接：

剛開始客戶端 A 和服務(wù)端 B 都是關(guān)閉的

B 的 TCP 服務(wù)器進程被動打開，準(zhǔn)備接受客戶進程的連接請求

A 主動打開，A 向 B 發(fā)出 SYN 報文段，選擇初始序號，不攜帶數(shù)據(jù)。SYN=1,SEQ=X

B 收到 SYN 報文段，發(fā)回 ACK 報文段，選擇初始序號，分配緩存，不攜帶數(shù)據(jù)。SYN=1.ACK=1.SEQ=Y,ack=x+1

A 向 B 發(fā)送 SYN+ACK 報文段，可攜帶數(shù)據(jù)。通知上層應(yīng)用進程：TCP 連接已建立。

B 通知其上層應(yīng)用進程 TCP 連接已經(jīng)建立。

四次握手釋放 TCP 連接：

客戶端 A 主動關(guān)閉。A 向 B 發(fā)出 FIN 報文段，并停止發(fā)送是數(shù)據(jù)。FIN=1,seq=u

B 通知應(yīng)用進程。B 收到 FIN 報文段，回復(fù) ACK 報文段。TCP 連接處于半關(guān)閉狀態(tài)：B 仍可發(fā)送數(shù)據(jù)。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被動關(guān)閉。若 B 已經(jīng)沒有要向 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)，向 A 發(fā)送 FIN 報文段。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

A 收到 FIN 報文段后，必須發(fā)出 ACK 報文段。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 報文段后，TCP 連接關(guān)閉。