计算机网络中有五层协议的定义，此篇文章主要着重于传输层的知识点进行展开。
首先，传输层与下层的网络层的关系主要是：网络层将分组发送给目的主机，但其中通信的是主机中的进程，传输层在此处就提供了进程间的逻辑通信。与此同时，传输层屏蔽下层的网络层的核心细节，对于高层用户来说，应用程序也就变成两传输实体间的端到端的逻辑通信。
传输层包括两种协议：UDP和TCP
| 用户数据报协议UDP | 传输控制协议TCP |
|---|---|
| 无连接 | 面向连接 |
| 尽最大可能交付 | 提供可靠交付 |
| 无堵塞控制 | 堵塞控制 |
| 面向报文（对报文不合并不拆分，仅添加UDP头部） | 全双工通信，面向字节流（将其组织成大小不等的数据块，且每条TCP连接都为点对点） |
UDP的首部格式
整个用户数据报分为IP首部及IP数据报数据部分（简单来说就是标志部分以及数据部分），数据部分再分为更为细致的标志部分和数据部分（UDP首部和UDP的数据部分），此时，我们可以了解到，UDP首部有8个字节，包括源端口、目的端口、长度、检验和，12 字节的伪首部是为了计算检验和临时添加的。
TCP首部格式
TCP首部略微复杂，首先是两个端口：源端口和目的端口，其次是两号：序号和确认号。以及数据偏移（量）、窗口以及其他。
- 序号：对TCP面向的字节流进行编号，如序号为1001，即第一字节为1001，若长度为20字节，则下一个报文段序号为1021。
- 确认号：期待收到的下一个报文段的序号。即己方期待收到序号为多少，则应该发送给对方的确认报文段中含有该确认号。
- 数据偏移 ：指的是数据部分距离报文段起始处的偏移量，实际上指的是首部的长度。
- 确认 ACK ：当 ACK=1 时确认号字段有效，否则无效。TCP 规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把 ACK 置 1。
- 同步 SYN ：在连接建立时用来同步序号。当 SYN=1，ACK=0 时表示这是一个连接请求报文段。若对方同意建立连接，则响应报文中 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，并要求释放连接。
- 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。
TCP的三次握手/四次挥手
TCP 在传输之前会进行三次沟通，一般称为“三次握手”，传完数据断开的时候要进行四次沟通，一般称为“四次挥手”。
三次握手
A为客户端，B为服务器端
- B处于监听状态，等待客户连接请求
- A向B发送连接请求报文，SYN=1，ACK=0,选择一个初始的序号X。
- B收到连接请求报文，如果同意建立连接，则向A发送连接确认报文，SYN=1，ACK=1，确认号为X+1，同时选择一个初始的序号Y
- A收到B的连接确认报文后，还要向B发出确认，确认号为Y+1，序号为X+1
- B收到A的确认后，连接建立
第三次握手的原因
第三次握手是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，那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时间之后，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连接确认，不进行第三次握手，因此就不会再次打开连接。
四次挥手
- A发送连接释放报文，FIN=1
- B收到之后发出确认，此时TCP属于半关闭状态，B能向A发送数据但是A不能向B发送数据
- 当B不再需要连接时，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
进行挥手的原因
TCP 建立连接要进行三次握手，而断开连接要进行四次。这是由于 TCP 的半关闭造成的。因为 TCP 连接是全双工的(即数据可在两个方向上同时传递)所以进行关闭时每个方向上都要单独进行关闭。这个单方向的关闭就叫半关闭。当一方完成它的数据发送任务，就发送一个 FIN 来向另一方通告将要终止这个方向的连接。
进行四次挥手的原因
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。
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。这么做有两个理由：
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，A 等待一段时间就是为了处理这种情况的发生。
等待一段时间是为了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的可靠传输
TCP使用超时重传实现可靠传输：如果一个已经发送的报文段在超时时间内没有收到确认，那么就重传这个报文段。
TCP的滑动窗口
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的流量控制
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。
TCP的拥塞控制
死循环：网络拥塞，分组丢失，继续重传，网络拥塞程度更高。故此控制发送速率，目的是为了降低网络拥塞程度。
TCP 主要通过四个算法来进行拥塞控制：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。
发送方需要维护一个叫做拥塞窗口（cwnd）的状态变量，注意拥塞窗口与发送方窗口的区别：拥塞窗口只是一个状态变量，实际决定发送方能发送多少数据的是发送方窗口。
为了便于讨论，做如下假设：
接收方有足够大的接收缓存，因此不会发生流量控制；
虽然 TCP 的窗口基于字节，但是这里设窗口的大小单位为报文段。
慢开始与拥塞避免
发送的最初执行慢开始，令 cwnd = 1，发送方只能发送 1 个报文段；当收到确认后，将 cwnd 加倍，因此之后发送方能够发送的报文段数量为：2、4、8 …
注意到慢开始每个轮次都将 cwnd 加倍，这样会让 cwnd 增长速度非常快，从而使得发送方发送的速度增长速度过快，网络拥塞的可能性也就更高。设置一个慢开始门限 ssthresh，当 cwnd >= ssthresh 时，进入拥塞避免，每个轮次只将 cwnd 加 1。
如果出现了超时，则令 ssthresh = cwnd / 2，然后重新执行慢开始。
快重传和快恢复
在接收方，要求每次接收到报文段都应该对最后一个已收到的有序报文段进行确认。例如已经接收到 M1 和 M2，此时收到 M4，应当发送对 M2 的确认。
在发送方，如果收到三个重复确认，那么可以知道下一个报文段丢失，此时执行快重传，立即重传下一个报文段。例如收到三个 M2，则 M3 丢失，立即重传 M3。
在这种情况下，只是丢失个别报文段，而不是网络拥塞。因此执行快恢复，令 ssthresh = cwnd / 2 ，cwnd = ssthresh，注意到此时直接进入拥塞避免。
慢开始和快恢复的快慢指的是 cwnd 的设定值，而不是 cwnd 的增长速率。慢开始 cwnd 设定为 1，而快恢复 cwnd 设定为 ssthresh。
