协议概述

进程之间的通信

我们通常感觉，信息传输的尽头是主机，但实际上，是主机中的进程
网络层的主要提供主机之间的逻辑通信
运输层提供的则是应用进程之间的端到端的逻辑通信
运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节
它使应用进程看见的就是好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道
面向连接的ＴＣＰ还保证了可靠稳定的通信
复用：不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议
分用：接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把数据交付给正确的应用进程
某小区有一个收发室，小区内的所有栋都共用一个收发室，这就叫做复用
收发室能够将信件交付给对应的栋/个人，就叫做分用

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)

用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)

在这里插入图片描述

运输层的端口

我们把进程作为通信的终点，其实也是不可行的，因为进程的创建和撤销都是动态的，通信的一方，几乎无法识别对方机器上的进程
解决的办法就是在运输层使用协议端口号
我们将报文传输到目的主机的某一个何时的目的端口，剩下的工作，就由TCP来完成
此处的端口，指的是软件端口，和路由器或交换机上的硬件端口是完全不同的概念
TCP运输层应用一个１６位的端口号来标志一个端口，端口号只具有本地意义

运输层的端口号分为以下两大类
服务器端使用的端口号
熟知端口号：数值为０－１０２３，分给了TCP/IP协议中最重要的一些应用
登记端口号：数值为１０２４－４９１５１
客户端使用的端口号
数值为４９１５２－６５５３５
这类端口号是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端口号
因为可以把数据发送给客户进程
通信结束后，刚才是用过的客户端口号就不复存在了

UDP

概述

只是在ＩＰ的数据报服务之上添加了很少的功能：复用和分用，以及差错检测
特点
无连接
不保证可靠交付
面向报文，即你给我多长的报文，我就一次发多长
没有拥塞控制
支持一对一，一对多，多对一，多对多的交互通信
首部开销小，只有８字节，比TCP的２０字节的首部要短

UDP的首部格式

计算检验和的方式有些特殊
就是在前面添加一个伪首部
该伪首部即不上传，也不下传，只是用来计算检验和

TCP概述

特点

面向连接的运输层协议，只能是点对点的
提供可靠交付的服务，即保证无差错，不丢失，不重复，并且按序到达
全双工通信
面向字节流，可能进行拆分。不保证运输层收到的数据块，和发出去的数据块大小一致，但是目的地运输层收到的字节流肯定一致

TCP的连接

套接字
TCP的两个端点就是套接字
套接字socket = {IP地址：端口号}。192.168.4.5:80
TCP连接::={socket₁, socket₂} = {(IP₁ : port₁), (IP₂ : port₂)}
同一个ＩＰ地址尅有多个不同的ＴＣＰ连接
同一个端口号也可以出现在多个不同的ＴＣＰ连接中

可靠传输的工作原理

超时重传/停止等待
在传输的过程中，出现了差错
在发送端未收到确认信息的时间，超过了设置的超时时间，则自动重发
注意
因此，发送时，必须保留已发送的副本
发送信息和确认信息都应编号，不然无法区分确认消息对应的数据
超时时间的设置应该比正常数据传输往返的时间长一些，防止只是信道延迟大，而不是出错

确认信息丢失/确认信息迟到

在这里插入图片描述

连续ＡＲＱ协议

就是维持一个窗口
在窗口内的分组都能够发送
每当收到一个分组的确认信息，则窗口就右滑

TCP报文段的首部格式

在这里插入图片描述
报文段首部的前２０字节是固定的，后面的４Ｎ字节，按需添加，因此，首部最小长度就是２０字节

各字段的意义
源端口和目的端口：各占２字节
序号：占４字节。1-2³²中循环，即mod 2³²。传送的字节流中的，诶一个字节都按顺序编号。例如，一段白问的序号字段值是３０１，携带的数据有１００字节。这就表明，本报文段的数据的第一个字节的序号是３０１，最后一个字节的序号是４００，显然，下一个报文段的数据序号应当从４０１开始，即下一个报文段的序号字段值为４０１
确认号：占４字节。例如上例中，接收端收到的序号为３０１，长度为１００的数据，则，为了保证连续，下次它希望收到的数据序号是４０１，则确认号就是４０１
数据偏移：占４位。指出ＴＣＰ报文段的数据，距离TCP报文段起始处有多远。即，从报文段首部开始数，多少位之后，就是数据　注意，偏移单位是３２位/４字节。因为４位最大为１５，因此数据偏移最大值是６０字节，这也是ＴＣＰ首部得最大长度
保留：占６位，今后使用，默认０
紧急URG：当为１时，表示此报文段有紧急数据，应尽快传送，而不要按照原来的排队顺序来传送
确认ACK（ACKnowlegment）：当其为１时，确认号字段才有效。TCP规定，在建立连接后，所有传送的报文段，都必须把ACK设置１
推送PSH：１时，就是立即创建一个报文段，并发出去，而不必等缓存填满再向上交付
复位：１时，表明TCP连接出现严重差错，必须释放连接，然后再重新建立连接当
同步SYN(SYNchronization)：SYN为１时。当ACK＝０表示这是一个连接请求，当ACK=1，表示这是一个连接确认请求。
终止FIN(FINis)：＝１时，表示报文段的发送方数据已发送完毕，要求释放连接
窗口：占２字节，传送数据窗口的大小
检验和：占２字节
紧急指针：占２字节，和URG一起使用，表示紧急数据的字节数
选项：长度可变，最长４０字节。不使用选项时，TCP首部长度２０字节。其中，有一个时间戳选项，是为了区分，在高速传输时，短时间内，2³²被用尽后从１再次开始，而出现的相同序号的报文段