今天继续学习运输层，开始之前回顾一下计算机网络的体系架构，想要对计算机网络基础有一个完整的概念，也可以先看看我之前的一篇博客：计算机网络基础（第一篇：概述）
计算机网络的体系架构
运输层
今天咱们要学习的是运输层，运输层协议包括大名鼎鼎的TCP协议与UDP协议。
- TCP是面向连接（划重点要考！！！）、全双工的通信方式，每一个TCP连接是点对点的。TCP提供数据的可靠交付、流量控制、拥塞控制。TCP协议是面向字节流的，即应用层传下俩的报文被看作字节流，被组织成大小不等的数据块！
- UDP有所不同，它是无连接的通信模式，尽可能最大可能交付数据，没有拥塞控制，支持一对一、一对多、多对一或多对多的通信方式。UDP协议是面向报文的，即应用层传下来的报文不会进行合并或拆分，只是添加UDP首部！
TCP首部格式
- 端口：包括源端口（发送端）和目的端口（接收端）
- 序号：用于对字节流进行标号，例如序号为301，表示第一个字节的编号为301，如哦携带的数据长度为100字节那么下一个报文段的序号应为401
- 确认号：期望收到的下一个报文段的序号。例如B正确收到A发送来的一个报文段，序号为501，携带的数据长度为200字节，因此B期望下一个报文段的序号为701，B发送给A的确认报文段中确认号就为701
- 数据偏移：指数据部分在报文段中的偏移量，也就是TCP报文段首部的长度
- 确认ACK：当ACK=1时确认号字段有效。TCP规定，连接建立之后，所有传送的报文段都必须把ACK置为1
- 同步SYN：在连接建立时用来同步序号。SYN=1，ACK=0时表示是一个连接请求报文段，。对方同意建立连接，则响应报文段中SYN=1，ACK=1
- 终止FIN：用来释放一个连接，当FIN=1时，表示此报文段的发送方的数据已发送完毕，要求释放连接
- 窗口：窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据。之所以要有这个限制，是因为接收方的数据缓存空间是有限的
UDP首部格式
- 源端口：在需要对方回信时选用，不需要时可全用0填充
- 目的端口：报文段到达接收方交付报文时使用
- 长度：UDP用户数据报的长度，最小值为8（仅有首部的情况）
- 检验和：检测UDP用户数据报在传输中是否有错误，存在错误则丢弃该数据
注：在计算检验和时，要在UDP用户数据报之前增加12个字节的伪首部。所谓“伪首部”是因为这种伪首部并不是UDP用户数据报的真正的首部。只是在计算检验和时临时添加在UDP用户数据报前面，得到一个临时的UDP用户数据报。检验和就是按照这个临时的UDP用户数据报来计算的。伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅仅是为了计算检验和。
TCP的三次握手
TCP需要通过三次握手建立连接，以上图为例来看握手的过程，假设客户端A和服务器端B：
- 首先B处于listen监听状态，等待客户端的连接请求
- A向B发送连接请求报文，其中SYN=1，ACK=0（表示这是一个连接请求报文），并选择一个初始序号x
- B收到来自A的连接请求报文，若同意建立连接，则向A发送确认报文，其中SYN=1，ACK=1（表示这是一个响应报文），确认号ack等于来自A的序号值seq加1（即x+1），同时也选择一个初始序号y
- A收到B的连接确认报文，继续向B发出确认报文，其中ACK=1，确认号ack为y+1，序号为x+1
- B收到A的确认后，就最终建立起了TCP连接。
三次握手的原因：为了防止失效的连接请求到达服务器，让服务器错误打开连接。客户端发送的连接请求如果在网络中滞留，呢么就会隔很长一段时间才能收到服务器端发回的连接确认。客户端等待一个超时重传事件后，就会重新请求连接。但是这个滞留的连接请求最后还是会到达服务器，如果不进行三次握手，那么服务器就会打开两个连接。如果有第三次握手，客户端会忽略服务器之后发送的对滞留连接请求的确认报文，不进行第三次握手
TCP的四次挥手
四次挥手过程：
- 客户端A发送连接释放报文，其中FIN=1，选取初始序号seq=u
- B收到之后发出确认报文，此时TCP属于半闭状态（服务器进入CLOSE-WAIT状态），A向B发送数据通道已关闭，但B仍能向A发送报文
- 当B不再需要连接时，同样需要发送连接释放报文，FIN=1
- A收到后发出确认，进入TIME-WAIT状态，等待2MSL（最大报文存活时间）后释放连接
- B收到A的确认后释放连接，则完成了四次挥手
1 四次挥手的原因：客户端发送了 FIN 连接释放报文之后，服务器收到了这个报文，就进入了 CLOSE-WAIT 状态。这个状态是为了让服务器端发送还未传送完毕的数据，传送完毕之后，服务器会发送 FIN 连接释放报文
2 TIME_WAIT：客户端接收到服务器端的 FIN 报文后进入此状态，此时并不是直接进入 CLOSED 状态，还需要等待一个时间计时器设置的时间 2MSL。原因如下：
- 确保最后一个确认报文能够到达。如果 B 没收到 A 发送来的确认报文，那么就会重新发送连接释放请求报文。
- 让本连接持续时间内所产生的所有报文都从网络中消失，使得下一个新的连接不会出现旧的连接请求报文。
TCP 滑动窗口
窗口是缓存的一部分，用来暂时存放字节流。发送方和接收方各有一个窗口，接收方通过 TCP 报文段中的窗口字段告诉发送方自己的窗口大小，发送方根据这个值和其它信息设置自己的窗口大小。
发送窗口内的字节都允许被发送，接收窗口内的字节都允许被接收。如果发送窗口左部的字节已经发送并且收到了确认，那么就将发送窗口向右滑动一定距离，直到左部第一个字节不是已发送并且已确认的状态；接收窗口的滑动类似，接收窗口左部字节已经发送确认并交付主机，就向右滑动接收窗口。
接收窗口只会对窗口内最后一个按序到达的字节进行确认，例如接收窗口已经收到的字节为 {31, 34, 35}，其中 {31} 按序到达，而 {34, 35} 就不是，因此只对字节 31 进行确认。发送方得到一个字节的确认之后，就知道这个字节之前的所有字节都已经被接收。
TCP 滑动窗口
流量控制是为了控制发送方发送速率，保证接收方来得及接收。
接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小，从而影响发送方的发送速率。将窗口字段设置为 0，则发送方不能发送数据。
博客内容整理自：https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/计算机网络 - 传输层.md
