运输层

计算机网络的思维导图，包括运输层协议概述、用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP概述、可靠传输的工作原理、TCP的运输连接管理等内容。

运输层

• 运输层协议概述
  • 进程之间的通信
    • 网络层和运输层的区别
    • 运输层的作用
    • 复用和分用
    • 屏蔽作用
  • 运输层的两个主要协议
    • 用户数据报协议 UDP
    • 传输控制协议 TCP
  • 运输层的端口
    • 熟知端口（公认端口0~1023）
    • 登记端口（1024~49151）
    • 短暂端口号（49152~65535）
• 用户数据报协议UDP
  • UDP概述
    • 复用和分用的功能 差错检测的功能
    • UDP的主要特点
      • 无连接
      • 尽最大努力交付
      • 面向报文
      • 没有拥塞控制
      • 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
      • UDP 的首部开销小，只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节的首部要短
  • UDP的首部格式
    • 源端口
    • 目的端口
    • 长度
    • 检验和
      • IP数据报的校验和值检查IP数据报的首部，UDP的校验和把首部和数据部分一起检查，同时，通过“伪首部”信息，又检查了IP数据报的源IP地址和目的地址
      • 接收方收到UDP用户数据报之后，按二进制反码求和。当无差错时，结果为全1。否则表明有差错
• 传输控制协议TCP概述
  • TCP最主要的特点
    • 面向连接
    • 只能是点对点
    • 可靠交付
    • 全双工通信
    • 面向字节流
  • TCP的连接
    • 套接字 (socket) 或插口socket = (IP地址 : 端口号)
    • TCP 连接 ::= {socket1, socket2} = {(IP1: port1)，(IP2: port2)}
• 可靠传输的工作原理
  • 停止等待协议
    • 含义：“停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组
    • 无差错情况
    • 出现差错
      • 接收方B的两种情况
        • B 接收 M1 时检测出了差错，就丢弃 M1，其他什么也不做
        • M1 在传输过程中丢失了
    • 确认丢失和确认迟到
    • 超时重传
  • 连续ARQ协议
    • 信道利用率
      • 停止等待协议的优点是简单，缺点是信道利用率太低
    • 流水线传输
    • 发送窗口和接收窗口
    • 累积确认（对按序到达的最后一个分组发送确认）
      • 优缺点
    • Go-back-N
• TCP的运输连接管理
  • TCP 的连接建立
  • TCP 的连接释放
  • TCP 的有限状态机
• TCP的拥塞控制
  • 拥塞控制的一般原理
    • 定义：在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种现象称为拥塞
  • TCP 的拥塞控制方法
    • 拥塞控制与流量控制的区别
      • 拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。流量控制往往指点对点通信量的控制，是个端到端的问题（接收端控制发送端）。 流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。
  • 主动队列管理 AQM
• TCP的流量控制
  • 利用滑动窗口实现流量控制
    • 定义：让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。
    • 持续计时器：解决死锁问题
  • TCP 的传输效率
    • TCP 报文段的发送时机
      • 三种机制
    • 糊涂窗口综合症
      • 发送方糊涂窗口综合症
        • Nagle算法
      • 接收方糊涂窗口综合症
        • 让接收方等待一段时间，使得或者接收缓存已有足够空间容纳一个最长的报文段，或者等到接收缓存已有一半空闲的空间。只要出现这两种情况之一，接收方就发出确认报文，并向发送方通知当前的窗口大小
• TCP可靠传输的实现
  • 以字节为单位的滑动窗口
    • 以字节为单位的滑动窗口
      • 发送缓存：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：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。
      • 接收方发送确认
  • 超时重传时间的选择
    • 加权平均往返时间
    • RTT的偏差加权平均值
    • 超时重传时间RTO
    • Karn算法：不考虑重传的报文段的往返时间样本
    • 修正的Karn算法：
  • 选择确认 SACK
    • SACK选项
• TCP报文段的首部格式
  • 子主题