计算机网络：第五章 运输层重点知识思维导图

这是一篇关于计算机网络：第五章 运输层重点知识的思维导图。主要内容包括：端口号、udp协议、TCP协议、TCP报文格式、可靠传输协议、TCP缓存

第五章运输层

• 端口号
  • 服务器端口
    • 数值端口号/系统端口号
      • 数值一般为 0 ~ 1023
    • 登记端口号
      • 登记端口号，数值为 1024 ~ 49151，为没有熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在 IANA 登记，以防止重复
  • 短暂端口（客户端端口）
    • 又称为短暂端口号，数值为 49152 ~ 65535，留给客户进程选择暂时使用。 当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。
  • 概要
• udp协议
  • 概念
  • 特点
    • ①无连接的，发送数据之前不需要建立连接，，因此减少了开销和发送数据之前的时延。 ②udp使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。 ③是面向报文的。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。UDP 一次交付一个完整的报文。 ④没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。很适合多媒体通信的要求。 ⑤ 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。 ⑥ 首部开销小，只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节的首部要短。
  • 报文格式
    • 接收方 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。 应用程序必须选择合适大小的报文。 若报文太长，UDP 把它交给 IP 层后，IP 层在传送时可能要进行分片，这会降低 IP 层的效率。 若报文太短，UDP 把它交给 IP 层后，会使 IP 数据报的首部的相对长度太大，这也降低了 IP 层的效率。 
• tcp协议
  • 概念
    • TCP 是面向连接的运输层协议，在无连接的、不可靠的 IP 网络服务基础之上提供可靠交付的服务。为此，在 IP 的数据报服务基础之上，增加了保证可靠性的一系列措施
  • tcp特点
    • 
  • 注意
    • TCP 连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。 TCP 对应用进程一次把多长的报文发送到 TCP 的缓存中是不关心的。 TCP 根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少个字节（UDP 发送的报文长度是应用进程给出的）。 TCP 可把太长的数据块划分或等待积累有足够多的字节后再构成报文段 发送出去。
  • tcp连接
    • TCP 连接的端点不是主机，不是主机的IP 地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。端口号拼接到IP 地址即构成了套接字。
• tcp报文格式
  • 
  • 源端口和目的端口
    • 各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。
  • 序号
    • 占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号
  • 确认号
    • 占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号
  • 数据偏移
    • 它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是 32 位字（以 4 字节为计算单位）。与ip数据报的首部长度相同
  • 保留
    • 占 6 位，保留为今后使用，但目前应置为 0。
  • urg
    • 当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。
  • ack
    • 紧急ack 只有当 ACK =1 时确认号字段才有效。当 ACK =0 时，确认号无效。
  • psh
    • 推送 PSH (PuSH) —— 接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。
  • pst
    • 复位 RST (ReSeT) —— 当 RST=1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接
  • syn
    • 同步 SYN —— 同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文。
  • fin
    • 终止 FIN (FINish) —— 用来释放一个连接。FIN=1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。
  • 窗口
    • 占 2 字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节
  • 检验和
    • 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。 
  • 紧急指针
    • 占 16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。
  • 填充字段
    • 这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。
• 可靠传输协议
  • 
  • 停止等待协议
    • 简单，但信道利用率太低 结合重传机制：自动重传请求arq
    • 四种差错类型
      • 分组出错
        • 解决办法：超时重传
      • 分组丢失
        • 编号
      • 确认丢失
        • 假定 B 又收到了重传的分组 M1。这时 B 应采取两个行动： 第一，丢弃这个重复的分组 M1，不向上层交付。 第二，向 A 发送确认。不能认为已经发送过确认就不再发送，因为 A 之所以重传 M1 就表示 A 没有收到对 M1 的确认。
      • 确认达到
        • 
  • 连续ARQ协议
    • 
    • 累积确认
      • 
• tcp缓存
  • 发送缓存
    • 发送缓存模式图
      • 
    • 发送缓存定义
      • 发送缓存用来暂时存放： 发送应用程序传送给发送方 TCP 准备发送的数据； TCP 已发送出但尚未收到确认的数据。
  • 接收缓存
    • 接收缓存定义
      • 接收缓存用来暂时存放： 按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据； 不按序到达的数据
    • 接收缓存模式图
      •