計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁版運(yùn)輸層知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

./運(yùn)輸層運(yùn)輸層之間的通信是進(jìn)程與進(jìn)程之間的,通過端口的運(yùn)輸層協(xié)議概述1、從通信和信息處理的角度看,運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù),它屬于面向通信部分的最高層,同時(shí)也是用戶功能中的最低層.2、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分中的兩個(gè)主機(jī)使用網(wǎng)絡(luò)的核心部分的功能進(jìn)行端到端的通信時(shí),只有位于網(wǎng)絡(luò)邊緣部分的主機(jī)的協(xié)議棧才有運(yùn)輸層,而網(wǎng)絡(luò)核心部分中的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)都只用到下三層的功能.3、兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信.4、運(yùn)輸層的一個(gè)很重要的功能就是復(fù)用和分用.通過端口實(shí)現(xiàn).5、網(wǎng)絡(luò)層為主機(jī)之間提供邏輯通信,運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信6、當(dāng)運(yùn)輸層采用面向連接的TCP協(xié)議時(shí),盡管下面的網(wǎng)絡(luò)是不可靠的〔只提供盡最大努力服務(wù),但這種邏輯通信信道就相當(dāng)于一條全雙工的可靠信道.當(dāng)運(yùn)輸層采用無連接的UDP協(xié)議時(shí),這種邏輯通信信道是一條不可靠信道.7、兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU8、UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接.雖然UDP不提供可靠交付,但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式；TCP則提供面向連接的服務(wù).9、運(yùn)輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)與網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)報(bào)的區(qū)別：IP數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過互連網(wǎng)中許多路由器的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),但UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)是在運(yùn)輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的.10、硬件端口與軟件端口的區(qū)別：在協(xié)議棧層間的抽象的協(xié)議端口是軟件端口.路由器或交換機(jī)上的端口是硬件端口.硬件端口是不同硬件設(shè)備進(jìn)行交互的接口,而軟件端口是應(yīng)用層的各種協(xié)議進(jìn)程與運(yùn)輸實(shí)體進(jìn)行層間交互的一種地址.11、端口用一個(gè)16位端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志.12、端口號(hào)只具有本地意義,即端口號(hào)只是為了標(biāo)志本計(jì)算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程.在因特網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)的相同端口號(hào)是沒有聯(lián)系的.13、端口的分類：熟知端口和登記端口號(hào)合稱為服務(wù)器端使用的端口號(hào)熟知端口,數(shù)值一般為0~1023.登記端口號(hào),數(shù)值為1024~49151,為沒有熟知端口號(hào)的應(yīng)用程序使用的.使用這個(gè)范圍的端口號(hào)必須在IANA登記,以防止重復(fù).客戶端口號(hào)或短暫端口號(hào),數(shù)值為49152~65535,留給客戶進(jìn)程選擇暫時(shí)使用.二、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP1、UDP只是在IP的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了端口的功能和差錯(cuò)檢測(cè)的功能.2、UDP的主要特點(diǎn)UDP是無連接的,即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接.UDP使用盡最大努力交付,即不保證可靠交付,同時(shí)也不使用擁塞控制.UDP是面向報(bào)文的.UDP支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信.UDP的首部開銷小,只有8個(gè)字節(jié).UDP沒有擁塞控制,很適合多媒體通信的要求3、發(fā)送方UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來的報(bào)文,在添加首部后就向下交付IP層.UDP對(duì)應(yīng)用層交下來的報(bào)文,既不合并,也不拆分,而是保留這些報(bào)文的邊界.4、UDP的首部格式〔每個(gè)部分各兩個(gè)字節(jié)源端口〔不需要回送時(shí)可填0,目的端口,長(zhǎng)度〔包括數(shù)據(jù)部分,最小為8字節(jié),檢驗(yàn)和〔檢查用戶數(shù)據(jù)報(bào)是否有差錯(cuò)5、IP數(shù)據(jù)報(bào)首部檢驗(yàn)和與UDP數(shù)據(jù)報(bào)檢驗(yàn)和的區(qū)別：IP數(shù)據(jù)報(bào)只檢驗(yàn)首部,UDP則把首部和數(shù)據(jù)報(bào)部分一起檢驗(yàn)了.6、偽首部與檢驗(yàn)和：為了計(jì)算檢驗(yàn)和在UDP首部之前再加入12字節(jié)的偽首部.偽首部不能向上遞交也不用向下傳送.接收方將UDP數(shù)據(jù)報(bào)與偽首部按二進(jìn)制反碼求和,正確的結(jié)果應(yīng)為全0,否則丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào).7、偽首部包括源IP,目的IP,一個(gè)全0字節(jié),一個(gè)協(xié)議字段,2字節(jié)的UDP長(zhǎng)度三、傳輸控制協(xié)議TCP1、TCP最主要的特點(diǎn)TCP是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議.每一條TCP連接只能有兩個(gè)端點(diǎn),每一條TCP連接只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的〔一對(duì)一.TCP提供可靠交付的服務(wù).TCP提供全雙工通信.面向字節(jié)流.2、TCP連接是一條虛連接而不是一條真正的物理連接.3、TCP連接的端點(diǎn)：不是主機(jī),不是主機(jī)的IP地址,不是應(yīng)用進(jìn)程,也不是運(yùn)輸層的協(xié)議端口,而是套接字<socket>或插口,是端口號(hào)拼接到IP地址后面構(gòu)成的.套接字socket=<IP地址:端口號(hào)：80TCP連接::={socket1,socket2}={<IP1:port1>,<IP2:port2>}4、同一個(gè)IP地址可以有多個(gè)不同的TCP連接,而同一個(gè)端口號(hào)也可以出現(xiàn)在多個(gè)不同的TCP連接中.四、可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?、理想傳輸條件的兩個(gè)特點(diǎn)：傳輸信道不產(chǎn)生差錯(cuò),無論發(fā)送發(fā)以多快的速度發(fā)送,接送方總來的及接受數(shù)據(jù).在這種條件下不需要采取何種措施就可以實(shí)現(xiàn)可靠傳輸.2、停止等待協(xié)議：每發(fā)送完一個(gè)分組就停止發(fā)送,等待對(duì)方確認(rèn).確認(rèn)后再發(fā)下一個(gè)分組3、為了在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)能夠繼續(xù)通信：在發(fā)送完一個(gè)分組后,必須暫時(shí)保留已發(fā)送的分組的副本；分組和確認(rèn)分組都必須進(jìn)行編號(hào)；超時(shí)重傳,超時(shí)計(jì)時(shí)器的重傳時(shí)間應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r(shí)間更長(zhǎng)一些.4、確認(rèn)丟失和確認(rèn)遲到5、使用確認(rèn)和重傳機(jī)制,我們就可以在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)可靠的通信.6、可靠傳輸協(xié)議又稱為自動(dòng)重傳請(qǐng)求ARQ7、信道利用率：TD：分組發(fā)送時(shí)間；RTT：分組往返時(shí)間；TA：發(fā)送確認(rèn)分組所需的時(shí)間8、停止等待協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,但缺點(diǎn)是信道利用率太低.9、提高信道利用率的措施：采用流水線傳輸：發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個(gè)分組,不必每發(fā)完一個(gè)分組就停頓下來等待對(duì)方的確認(rèn)10、連續(xù)ARQ協(xié)議：TCP連接的每一端都必須設(shè)有兩個(gè)窗口——一個(gè)發(fā)送窗口和一個(gè)接收窗口.發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)可以連續(xù)發(fā)送出去,不需要等待對(duì)方的確認(rèn),接收方采用累積確認(rèn),對(duì)按序到達(dá)的最后一個(gè)分組確認(rèn),表示：到這個(gè)分組為止的所有分組都已正確收到了.發(fā)送方每接收到一個(gè)確認(rèn),就把發(fā)送窗口向前滑動(dòng)一個(gè)分組單位.五、TCP報(bào)文段的首部格式1、源端口和目的端口字段——各占2字節(jié).端口是運(yùn)輸層與應(yīng)用層的服務(wù)接口.運(yùn)輸層的復(fù)用和分用功能都要通過端口才能實(shí)現(xiàn).2、序號(hào)字段——占4字節(jié).TCP連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào).序號(hào)字段的值則指的是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào).3、確認(rèn)號(hào)字段——占4字節(jié),是期望收到對(duì)方的下一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào).4、數(shù)據(jù)偏移〔即首部長(zhǎng)度——占4位,它指出TCP報(bào)文段的數(shù)據(jù)起始處距離TCP報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn),以四個(gè)字節(jié)為單位,其實(shí)就是首部長(zhǎng)度,最大60字節(jié).5、確認(rèn)ACK——只有當(dāng)ACK1時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效.6、復(fù)位RST<ReSeT>——當(dāng)RST1時(shí),表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)〔如由于主機(jī)崩潰或其他原因,必須釋放連接,然后再重新建立運(yùn)輸連接.7、同步SYN——同步SYN=1表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文8、終止FIN<FINis>——用來釋放一個(gè)連接.FIN1表明此報(bào)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢,并要求釋放運(yùn)輸連接.9、窗口字段——占2字節(jié),用來讓對(duì)方設(shè)置發(fā)送窗口的依據(jù),單位為字節(jié).10、檢驗(yàn)和——占2字節(jié).檢驗(yàn)和字段檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分.檢驗(yàn)規(guī)則和UDP檢驗(yàn)和一樣.11、緊急指針字段——占16位,指出在本報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少個(gè)字節(jié)12、MSS是TCP報(bào)文段中的數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度13、選項(xiàng)字段——長(zhǎng)度可變.包括：窗口擴(kuò)大選項(xiàng)——占3字節(jié),時(shí)間戳選項(xiàng)——占10字節(jié),其中最主要的字段時(shí)間戳值字段〔4字節(jié)和時(shí)間戳回送回答字段〔4字節(jié).用來計(jì)算往返時(shí)間,處理TCP序號(hào)超過2的32次方的情況,防止序號(hào)繞回,時(shí)間戳可以做個(gè)標(biāo)記選擇確認(rèn)選項(xiàng)14、填充字段,填0,這是為了使整個(gè)首部長(zhǎng)度是4字節(jié)的整數(shù)倍.六、TCP可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)1、TCP的滑動(dòng)窗口以字節(jié)為單位2、窗口越大,發(fā)送方就可以在收到確認(rèn)之前發(fā)送更多的數(shù)據(jù),傳輸效率高,但是接收方必須來的及接收.窗口的分類：發(fā)送窗口,可用窗口,未確認(rèn)窗口A的發(fā)送窗口并不總是和B的接收窗口一樣大〔因?yàn)橛幸欢ǖ臅r(shí)間滯后.5、TCP要求接收方必須有累積確認(rèn)的功能,這樣可以減小傳輸開銷.6、緩存和窗口的關(guān)系：緩存一般大于窗口7、發(fā)送緩存與接收緩存的作用發(fā)送緩存用來暫時(shí)存放：發(fā)送應(yīng)用程序傳送給發(fā)送方TCP準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；TCP已發(fā)送出但尚未收到確認(rèn)的數(shù)據(jù).接收緩存用來暫時(shí)存放：按序到達(dá)的、但尚未被接收應(yīng)用程序讀取的數(shù)據(jù)；不按序到達(dá)的數(shù)據(jù).8、超時(shí)重傳時(shí)間的選擇：RTORTTS+4RTTD平均往返時(shí)間新的RTTS<1><舊的RTTS><新的RTT樣本>01推薦=0.125RTT的偏差的加權(quán)平均值新的RTTD=<1><舊的RTTD>+RTTS新的RTT樣本推薦=0.259、如何判定一個(gè)確認(rèn)報(bào)文段是對(duì)原來的報(bào)文段1的確認(rèn),還是對(duì)重傳的報(bào)文段2的確認(rèn)？采用Karn算法:在計(jì)算平均往返時(shí)間RTT時(shí),只要報(bào)文段重傳了,就不采用其往返時(shí)間樣本.修正的Karn算法:報(bào)文段每重傳一次,就把RTO增大一些：10、選擇確認(rèn)sack是解決：接收方收到了和前面的字節(jié)流不連續(xù)的兩個(gè)字節(jié)塊,怎樣讓發(fā)送方只發(fā)送沒有到達(dá)的數(shù)據(jù)段11、使用SACK時(shí)要將TCP首部中的SACK位置1,然后再選項(xiàng)字段填入未接受到的斷塊的邊界值,每個(gè)邊界值占4個(gè)字節(jié),確定一個(gè)斷塊要用兩個(gè)邊界值,所以選項(xiàng)字段最多只能指明4個(gè)字節(jié)塊的信息.另外還要一個(gè)選項(xiàng)指明是SACK選項(xiàng),一個(gè)指明SACK占用的字節(jié)數(shù)七、TCP的流量控制：利用滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制1、流量控制<flowcontrol>就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快,既要讓接收方來得及接收,也不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞.2、丟失報(bào)文導(dǎo)致互等死鎖的解決辦法：持續(xù)計(jì)時(shí)器TCP為每一個(gè)連接設(shè)有一個(gè)持續(xù)計(jì)時(shí)器.只要TCP連接的一方收到對(duì)方的零窗口通知,就啟動(dòng)持續(xù)計(jì)時(shí)器.若持續(xù)計(jì)時(shí)器設(shè)置的時(shí)間到期,就發(fā)送一個(gè)零窗口探測(cè)報(bào)文段〔僅攜帶1字節(jié)的數(shù)據(jù),而對(duì)方就在確認(rèn)這個(gè)探測(cè)報(bào)文段時(shí)給出了現(xiàn)在的窗口值.若窗口仍然是零,則收到這個(gè)報(bào)文段的一方就重新設(shè)置持續(xù)計(jì)時(shí)器.若窗口不是零,則死鎖的僵局就可以打破了.3、發(fā)送方的發(fā)送窗口不能超過接收方給的接收窗口的數(shù)值,TCP窗口的單位是字節(jié).4、考慮到傳輸效率,要解決TCP報(bào)文段的發(fā)送時(shí)機(jī)的選擇:長(zhǎng)度限制：第一種機(jī)制是TCP維持一個(gè)變量,它等于最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS.只要緩存中存放的數(shù)據(jù)達(dá)到MSS字節(jié)時(shí),就組裝成一個(gè)TCP報(bào)文段發(fā)送出去.自己要求：第二種機(jī)制是由發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程指明要求發(fā)送報(bào)文段,即TCP支持的推送<push>操作.時(shí)間限制：第三種機(jī)制是發(fā)送方的一個(gè)計(jì)時(shí)器期限到了,這時(shí)就把當(dāng)前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報(bào)文段〔但長(zhǎng)度不能超過MSS發(fā)送出去.八、TCP的擁塞控制1、在某段時(shí)間,若對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分,網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞——產(chǎn)生擁塞,即資源需求>可用資源2、擁塞控制與流量控制的關(guān)系：擁塞控制是一個(gè)全局性的過程,就是防止過多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中,這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不致過載.流量控制往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信量的控制.流量控制所要做的就是抑制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率,以便使接收端來得及接收.3、擁塞控制要解決好網(wǎng)絡(luò)吞吐量與負(fù)載的關(guān)系4、幾種擁塞控制方法：慢開始和擁塞避免,快重傳和快恢復(fù)5、發(fā)送方維持一個(gè)叫做擁塞窗口cwnd的狀態(tài)變量.擁塞窗口的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度,并且動(dòng)態(tài)地在變化.發(fā)送方讓自己的發(fā)送窗口等于或小于擁塞窗口.6、發(fā)送方控制擁塞窗口的原則是：只要網(wǎng)絡(luò)沒有出現(xiàn)擁塞,擁塞窗口就再增大一些,發(fā)送更多的分組.但只要網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞,擁塞窗口就減小一些,以減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù).7、"擁塞避免"不能完全避免擁塞,只是說在擁塞避免階段把擁塞窗口控制為較多按線性規(guī)律增長(zhǎng),使網(wǎng)絡(luò)比較不容易出現(xiàn)擁塞.8、快重傳算法：快重傳算法首先要求接收方每收到一個(gè)失序的報(bào)文段后就立即發(fā)出重復(fù)確認(rèn).這樣做可以讓發(fā)送方及早知道有報(bào)文段沒有到達(dá)接收方.發(fā)送方只要一連收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對(duì)方尚未收到的報(bào)文段.9、快恢復(fù)算法：當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的確認(rèn)時(shí),就執(zhí)行"乘法減小"算法,把慢開始門限ssthresh減半,然后執(zhí)行加法增大.這是因?yàn)槿齻€(gè)確認(rèn)報(bào)文能夠到達(dá)發(fā)送端,網(wǎng)絡(luò)很可能沒有擁塞10、發(fā)送窗口的上限值Min[rwnd,cwnd]接收方窗口rwnd和擁塞窗口cwnd九、TCP的運(yùn)輸連接管理1、運(yùn)輸連接就有三個(gè)階段,即：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放.2、TCP連接的建立都是采用客戶服務(wù)器方式.主動(dòng)發(fā)起連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做客戶<client>.被動(dòng)等待連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做服務(wù)器<server>.3、TCP用三次握手建立連接：A表示發(fā)送方,B表示接收方〔1A的TCP向B發(fā)出連接請(qǐng)求報(bào)文段,其首部中的同步位SYN=1,并選擇序號(hào)seq=x,表明傳送數(shù)據(jù)時(shí)的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是x.〔2B