计算机网络之运输层

女爷i 2023-01-05 05:19 227阅读 0赞

# 运输层 #

### 文章目录 ###

*  运输层
 *   *  一、运输层概述
     *  二、端口号、复用与分用的概念
     *  三、TCP和UDP的对比
     *  四、TCP的流量控制
     *  五、TCP的拥塞控制
     *  六、TCP超时重传时间的选择
     *  七、TCP的连接和释放
     *   *  1. 连接
         *  2. 释放

## 一、运输层概述 ##

1.  网络层及其下各层共同完成了主机与主机间的通信
2.  实际上通信的实体是位于两端主机中的应用进程
3.  如何为运行在不同主机上的应用进程提供直接的通信服务是运输层的任务

![在这里插入图片描述][20210111193229580.png]

1.  运输层对应用层屏蔽了下面网络的核心细节，使得应用进程感觉有一条端到端的通信通道
2.  运输层为应用层提供了两种不同的运输协议，面向连接的TCP和无连接的UDP

## 二、端口号、复用与分用的概念 ##

1.  运输层使用端口号来区分不同的应用进程

(1) 端口号使用16比特表示，取值范围0 - 65535

![在这里插入图片描述][202101111932365.png]

(2) 端口号只具有本地意义，因特网中不同主机的相同端口号没有任何联系

1.  发送方的复用和接收方的分用

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以发送方为例：

(1) 应用进程向运输层传送应用报文  
(2) 运输层使用端口号来区分不同的进程

(3) TCP复用与UDP复用

有的应用报文在运输层使用UDP协议封装成为UDP用户数据报  
有的应用报文在运输层使用TCP协议封装成为TCP报文段

(4) 无论是TCP报文段还是UDP用户数据报都要在网络层通过IP协议封装成为IP数据报

(5) IP数据报首部中协议字段的值区分是TCP报文段(6)还是UDP用户数据报(17)

1.  常用协议所使用的熟知端口号

(1) HTTP 协议在运输层使用TCP协议，端口号是80  
(2) DNS域名系统(记录域名对应的IP地址)在运输层使用UDP协议，端口号是53

1.  浏览器输入域名到显示页面所经历的过程：

(1) 用户向PC的DNS客户端发送一个DNS查询请求报文，查询域名对应的IP地址，此报文在 运输层使用UDP协议封装成为UDP用户数据报

(2) 将UDP用户数据报在网络层封装成为IP数据报，发送给DNS客户端

(3) 在DNS客户端查询得知域名对应的IP地址，向用户发送DNS响应报文(使用UDP协议)

(4) 用户得知IP地址之后向web服务器发送HTTP请求报文(封装成为TCP报文段)

(5) web服务器将对应的内容展现给用户

## 三、TCP和UDP的对比 ##

1.  UDP无连接，可以随时传输数据；TCP有连接，需要通过三次握手建立连接、四次挥手释放连接
2.  UDP支持单播、多播、广播；TCP仅支持单播
3.  UDP是面向应用报文的，对应用进程传输下来的报文既不拆分也不合并，仅仅是添加UDP首部 或去掉UDP首部；TCP是面向字节流的，会将应用报文转换成字节流，对这些字节流编号并存储 在自己的发送缓存中
4.  UDP向上层提供不可靠的传输服务，仅仅是丢弃，其余什么也不做(适用于IP电话、视频会议)； TCP向上层提供可靠传输服务(适用于文件传输等需要可靠传输的任务)
5.  UDP用户数据报首部仅8字节；TCP报文段首部最小20字节、最大60字节

## 四、TCP的流量控制 ##

1.  流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，让接收方来得及接收
2.  利用滑动窗口机制实现流量控制
3.  过程举例

(1) 通信之前接收方B将自己的接收窗口的大小告知发送方A，假设为400

(2) A将自己的发送窗口大小调整为400，并且假设A发送的TCP报文段可携带100字节的数据

(3) A开始向B发送数据  
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## 五、TCP的拥塞控制 ##

1.  对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络性能变坏，产生了拥塞
2.  若出现了拥塞而不进行控制，整个网络的吞吐量会随着输入负荷的增大而下降

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1.  拥塞控制的基本约定

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1.  慢开始算法

发送方每收到一个确认时，发送窗口值加一

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1.  拥塞避免算法

发送窗口值等于慢开始门限时，每次轮询结束之后，拥塞窗口的值只可加1

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发生了拥塞(超时重传)之后：

(1) 将慢开始门限的值修改为发生拥塞时发送窗口值的一半

(2) 将发送窗口的值修改为1，并重新开始执行慢开始算法

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1.  快重传算法

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1.  快恢复算法

发送方将慢开始门限值和拥塞窗口值都调整为当前发送窗口值的一半，并执行拥塞避免算法

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

## 六、TCP超时重传时间的选择 ##

1.  RTT表示往返时间(发送报文到收到确认经历的时间)
2.  RTO表示超时重传时间，在此时间内没有收到确认，会导致重传
3.  RTTS表示加权平均往返时间
4.  RTO的计算公式  
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5.  报文每重传一次，就将新RTO取值为旧RTO的2倍

## 七、TCP的连接和释放 ##

### 1. 连接 ###

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### 2. 释放 ###

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