计网6

传输层

传输服务

传输层的功能

传输层位应用层提供可靠和经济有效的服务，充分利用网络层提供的服务，完成这项工作的硬件和软件称为传输实体，传输实体在操作系统内核中，以一个链接库的形式绑定到网络应用中，或者以一个独立的用户进程运行，甚至可以实现在网络接口卡上。

传输层的意义

网络通信的本质是进程通信

网络层IP协议提供的服务是不可靠的

传输层位应用层提供面向连接的服务TCP 和无连接的服务UDP

传输层协议和网络层协议的主要区别：

1. IP协议是提供了主机之间的逻辑通信
2. TCP和UDP是提供了进程之间的逻辑通信

传输协议的要素

寻址

传输服务访问点TSAP

端口就是TSAP，端口的作用是

TCP连接时，同时将TCP连接的断点称为套接字，套接字socket 格式位：ip:poet

UDP

无连接的数据包，不提供可靠的服务，但效率高，UDP提供了端口协议，用来保证进程通信，传输的可靠性靠应用程序解决，但效率高.

应用：域名系统DNS、简单网络管理协议SNMP

UDP报文格式

UDP封装

UDP提供服务的应用：

远程过程调用RPC remote procedure call

RPC是程序员屏蔽了网络运作的细节，将网络中的请求-应答交互表示成过程调用形式。

实时传输协议RTP real-time transport protocol

传输层协议，但是在应用层实现，用于多媒体数据传输的协议

TCP

TCP服务是怎么样的：由发送方和接收方创建一种称为套接字的端点来获得，每个套接字都有一个套接字编号，由IP和端口组成。

一个套接字允许被多个连接同时使用，多个连接可同时连接到同一套接字上。

TCP提供的服务：

tcp格式

1. 端口是传输层与应用层的服务接口，每个端口对应一个应用程序。
2. 序号字段的值是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
3. 确认号：ACK，是期望收到对方下一个报文段的数据的第一个字节的序号。
4. 传送的数据不能大于2^32
5. TCP头长度：指出了TCP头部包含了多少给32bit（4bytes）的字
6. CWR，ECE作为拥塞控制的信号
7. URG，表示紧急指针，告诉系统此报文段有紧急数据，应该尽快传送
8. ACK，确认比特，1有效
9. PSH ：推送比特，应尽快交付给接收应用进程
10. RST：复位比特，1表示TCP连接种出现严重差错，当主机崩溃的时候必须复位
11. SYN，同步比特，表示连接请求或连接接收报文
12. FIN：表示释放连接，1表示发送端的数据已经发送完毕，并要求释放传输连接
13. 窗口WIN：控制对方发送的数据量，TCP连接的一端根据设置的缓存大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。
14. 校验和：检验的部分为首段和数据，检验时要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。
15. MSS：是TCP报文中数据字段的最大长度，数据字段加上TCP长度才等于整个TCP报文段。MSS告诉了对方可接收的报文段的数据字段最大长度为MSS个字节。
16. 填充：保证整个首部长度是4字节

连接的三个阶段：建立连接。数据传送，连接释放

连接建立过程解决的三个问题

连接三次握手：

、

tcp滑动窗口

TCP使用与数据链路层不同的窗口协议来实现流量控制。

数据链路层：发送窗口的滑动依赖于接收端确认的到达。

TCP层：TCP的窗口大小是其缓冲区的尺寸，建立连接后双方都将分配一个缓冲区大小作为接收数据的存放空间，每次接收数据确认同时发布一个窗口公告，报告剩余窗口的大小。

零窗口公告：发送方收到一个零窗口公告时，必须停止发送，直到接受发重新发送一个非零窗口，但是有紧急数据，和

TCP拥塞控制

1. 拥塞的概念：当大量的数据包进入通信子网，超出了网络的处理能力，就会引起网络局部或整体性能下降，这就是拥塞。
2. 拥塞的原因：缓冲区容量有限，传输线路的带宽有限，结点的处理能力有限或网络中的某部分发生故障。
3. 拥塞的危害：当严重拥塞的时候，数据包总数超过路由器的容量，路由器只能丢弃，又因为超时重传机制，如果拥塞不控制，就会导致大量的报文重传，然后又丢弃，导致拥塞崩溃。
4. 拥塞怎么控制：对子网加以控制，规范主机和路由器行为。
5. 流量控制和拥塞控制有什么区别：流量控制是发送发和接收方之间通信量的控制，流量控制要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便接收端来得及接收。而拥塞控制是全局性过程，涉及网络所有因素。
6. 联系：流量控制控制了进入网络中的信息总量，可以在一定程度上减缓拥塞的作用。
7. TCP连接需要两个变量：接收窗口rwnd 又称为通知窗口 和 拥塞窗口cwnd
8. 接收窗口 receiver window ：接收端根据目前的接收缓存大小所许诺的最新的窗口值，是来自接收端的流量控制，放在tcp中的窗口字段。
9. 拥塞窗口 congestion window：发送端根据自己估计的网络拥塞程度而设置的窗口之，是来自发送端的流量控制。
10. 发送窗口的上限值 = min [rwnd ,cwnd]

rwnd < cwnd：接收端的接收能力限制发送窗口的最大值。

cwnd < rwnd：是网络拥塞限制发送窗口的最大值

拥塞控制和流量控制的区别（好好想想）

1、拥塞控制是一个全局性的问题，必须使整个网络的主 机、路由器、线路等资源或能力相匹配，目的是保障子网 能够正常地传输分组。

2、流量控制是一个一对一的问题，使发送端和接收端的能 力匹配，通过一定的机制保证发送端发送的速度不至于淹 没接收端

拥塞控制的算法

慢启动算法：

拥塞控制算法过程

超时后阈值变为当前拥塞窗口大小的一半

三个计时器：

1. 保活计时器：一旦连接，双方都启动保活计时器，当连接长时间无数据传输，保活计时器超时，一方就会发送探测报文给对方，若无响应，则终止连接。
2. 重传计时器：在发送一个数据时启动一个重传计时器，当超过重传计时器时间还没有确认，则需要重新传输数据。但初始值不能设定为固定大小。对于点对点的数据链路层，演示由数据传输延时和信号传播延时两部分组成，所以可以设定为大于估计的时间，对于端到端，要不断调整时间，使用jacobson算法，
3. 持续计时器：用来解决死锁问题，当接收方来不及处理收到的数据会发送零窗口公告给发送方，然后发送方停止等待，当处理完毕之后接收方会发送一个新的窗口公告，若丢失则双方都会一直等待，这就是死锁。每当发送方发送一个零窗口公告，就会启动一个持续计时器，若持续计时器超时发送发则发送探测报文询问对方“你有空了吗”，接收方可以作出应答，从而避免相互等待。

传输层协议的应用