传输层Stu

概述和传输层服务

本章学习的重点：

1. 理解传输层的工作原理
   1. 多路复用/解复用
   2. 可靠数据传输
   3. 流量控制 (发送方和接收方的问题)
   4. 拥塞控制
2. 学习Internet的传输层协议
   1. UDP：无连接传输
   2. TCP：面向连接的可靠传输
   3. TCP的拥塞控制

传输服务和相关协议

** 为运行在不同主机上的应 用进程提供逻辑通信 ** ** 传输协议运行在端系统 **

• 发送方：将应用层的报 文分成报文段，然后传 递给网络层
• 接收方：将报文段重组 成报文，然后传递给应 用层

** 有多个传输层协议可供应 用选择 **

1. Internet: TCP 和 UDP

传输层和网络层比较

1. 网络层服务： 主机之间的逻辑通信
2. 传输层服务： 进程之间的逻辑通信

• 依赖于网络层的服务
• 并对网络层的服务进行 增强

Internet传输层协议

image.png

传输层向上层应用进程提供逻辑的通信服务 在物理上就是通过层间接口传给传输层，由传输层之间的相互配合 将massage 传输给对方的应用进程。

三个协议

1. ** 可靠的、保序的传输： TCP **

原理 ：

• 多路复用、解复用
• 拥塞控制
• 流量控制
• 建立连接

1. ** 不可靠、不保序的传输：UDP **

多路复用、解复用

没有为尽力而为的IP服务添加更 多的其它额外服务

1. **都不提供的服务： **

• 延迟保证（主机之间的延迟上层无法加强）
• 带宽保证（ip主机上的带宽无法加强）

多路解复用的工作原理（TCP和UDP不同）

TCP复用解复用

1. 每个数据报有源IP地址和目标地 址
2. 每个数据报承载一个传输层报 文段
3. 每个报文段有一个源端口号和 目标端口号 (特定应用有著名的端口号)

ip之间的传输说的是主机之间的信息传输， 如果想要实现进程之间的信息传输就需要加上端口号(port)

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TCP绑定的是四元组的信息。

通过层间接口向下传输的是四元组 ，和 massage 。

Server端将数据报发出之后， 对方的IP就会接收到这个数据报开始解析， 在TCP部分就会解析TCP的头部，等等信息 。然后在向上传输

主机联合使用IP地址和端口号将报 文段发送给合适的套接字

例子：

1.

img

1.

img

3， 多线程的场景举例 ：

img

UDP多路解复用

Server端：

1. 服务端通过APP的线程， 里面封装了要传输的massage 、 serverSocket 、对方的ip和udp端口的捆绑关系所在的结构体的指针(PID)
2. 将上述的信息传输给UDP，UDP再往下就是将udp的datagram 、ip地址

Client端：

1. client接收到对方的ip打包传输过来的信息后， 先检查报文段的目标端口号 ， 然后 用该端口号将报文段定位给 套接字
2. IP解析之后向上交的是 UDP datagram、源ip和目标ip等信息
3. udp 的datagram中 有源port 目标port ，通过这两个端口信息， 我们就可以将进程的对应关系找到了

如果两个不同源IP地址/源端 口号的数据报，但是有相同的 目标IP地址和端口号，则被定 位到相同的套接字

img

无连接传输：UDP

UDP: User Datagram Protocol （用户数据报协议）

它只是增加了多了复用解复用， 除此之外， 并没有增加其他的

1. 尽力而为”的服务，报文段可能

丢失 、送到应用进程的报文 段乱序

1. 无连接：
   1. UDP发送端和接收端 之间没有握手
   2. 每个UD报文段都被 独立地处理
2. UDP经常被用于 ：

流媒体（丢失不敏感， 速率敏感、应用可控制 传输速率）

DNS

SNMP

UDP：用户数据报协议

为什么要有UDP?

1. 不建立连接 （会增加延时 ）
2. 简单：在发送端和接收端没 有连接状态
3. 报文段的头部很小(开销小)
4. 无拥塞控制和流量控制： UDP可以尽可能快的发送报 文段
5. 1. 应用->传输的速率= 主机->网 络的速率

一个UDP数据报文段格式：

img

UDP校验和

目标： 检测在被传输报文段中的差错 (如比特反转) , 如果出现差错， 那么就直接丢失。

发送方：

1. 将报文段的内容视为16 比特的整数
2. 校验和：报文段的加法 和 （1的补运算）
3. 发送方将校验和放在 UDP的校验和字段

接收方：

1. 计算接收到的报文段的校验 和
2. 检查计算出的校验和与校验 和字段的内容是否相等：

• 不相等––检测到差错
• 相等––没有检测到差错 ，但也许还是

Such as(不太懂)

注意：当数字相加时，在最高位的进位要回卷，再加 到结果上

img

目标端：校验范围+校验和=1111111111111111 通过校验

否则没有通过校验

注：求和时，必须将进位回卷到结果上

要有进位回滚

回卷 和 校验和之间的和 就是仅为回滚的和。

可靠数据传输的原理

传送门： https://wclspace.xyz/post/84f702e5.html

面向连接的传输： TCP

段结构

可靠数据传输

流量控制

连接管理

拥塞控制原理

TCP 拥塞控制