コンピュータネットワークトランスポート層の知識の概要

トランスポート層: ホスト上でのみ利用可能な層、プロセス間の通信

トランスポート層によって提供されるサービス

トランスポート層の機能

トランスポート層はプロセス間の論理通信、つまりエンドツーエンド通信を提供します（ネットワーク層はホスト間の通信です）。
再利用と廃棄
エラー検出（ヘッダ部、データ部）
コネクション型 TCP とコネクションレス型 UDP

多重化: アプリケーション層のすべてのアプリケーションプロセスは、トランスポート層を介してネットワーク層に送信できます。
分散化: トランスポート層はネットワーク層からデータを受信し、指定されたアプリケーションプロセスに配信します。

[2018 年統一試験実問] UDP プロトコルの実装と分割使用に基づくヘッダフィールドは(A)です。

A. 宛先ポート番号

C. 長さ

D. チェックサム

A. 送信元ポート番号

ポート

港湾の役割

ポートはホスト内のプロセスを識別します
ハードウェアポートは、さまざまなハードウェアデバイスが相互作用するためのインターフェイスです (ルーターとスイッチで利用可能)
ソフトウェアポートは、アプリケーション層のさまざまなプロトコルプロセスと送信エンティティ間の層間対話用のアドレスです。

ポート番号

ウェルノウンポート番号は 0 ～ 1023 です。
登録ポート番号は 1024-49151 です
短期ポート番号は 49152-65535 です

ソケット

ソケット = (IP アドレス: ポート番号)
ネットワーク内のホストとその上のアプリケーション (プロセス) を一意に識別します。

まとめ

1. ネットワーク層はヘッダーエラー制御のみを提供します
    2. データリンク層の SAP は MAC アドレス、ネットワーク層の SAP は IP アドレス、およびトランスポート層の SAP はポートです。
    3. トランスポート層はソフトウェアポートを使用します
    4. ユーザーアプリケーションはデータ送信に UDP を使用するため、トランスポートの上位層で信頼性の高いサポートを提供する必要があります層、アプリケーション層。すべては性別に基づいて動作します。
    5. TCP メッセージのヘッダー長は 20B で、IP データグラムのヘッダー長も 20B です。

UDP

データを送信する前に接続を確立する必要はなく、UDP メッセージを受信した後の確認も必要ありません。

UDP を使用するネットワークアプリケーションの場合、その送信の信頼性はアプリケーション層に責任があります。

UDP は、多重化と逆多重化、およびエラー検出という 2 つの基本サービスを IP のデータグラムサービスに追加するだけです。

UDPデータグラム

UDP の特徴:

UDP は接続を確立する必要がありません
接続ステータスなし
パケットヘッダーのオーバーヘッドが小さい (8B)
アプリケーション層は、どのようなデータをいつ送信するかをより適切に制御できます。
UDP は、1 対 1、1 対多、多対 1、および多対多の対話型通信をサポートします。
小さなファイルに適しています
メッセージ全体を一度に送信する
UDP はメッセージ指向です

UDP ヘッダー形式
    ●送信元ポート
    ●宛先ポート
    ●長さ
    ● チェックサム

UDPチェックサム

検証中に、UDP データグラム部分の長さが偶数バイトでない場合は、すべて 0 のバイトを埋める必要があります。
UDP チェックサムによって UDP データグラムが間違っていることが確認された場合、そのデータグラムは破棄するか上位層に配信できますが、エラーレポートを添付する必要があります。つまり、これが間違ったデータグラムであることを上位層に伝える必要があります。
擬似ヘッダーを通じて、UDP ユーザーデータグラムの送信元ポート番号、宛先ポート番号、データ部分を確認できるだけでなく、IP データグラムの送信元 IP アドレスと宛先アドレスも確認できます。
エラーがない場合、結果はすべて 1 になります。そうでない場合はエラーとなり、受信側は UDP データグラムを破棄します。
このフィールドはオプションであり、使用しない場合はすべてゼロに設定します。

まとめ

   1. UDP データグラムの形式には、UDP 送信元ポート番号、UDP 宛先ポート番号、UDP メッセージ長およびチェックサムが含まれますが、UDP データグラムヘッダー長は含まれません。 UDP データグラムのヘッダー長は 8B に固定されているため、ヘッダー長フィールドを設定する必要はありません。
    2. UDP のチェックサム機能は不要なので使用できません。
    3. UDP チェックサム計算結果が 0 の場合、チェックサムに
    フィールドはすべて 1 に設定されます。 4. UDP チェックサムフィールドの計算には、疑似ヘッダー、UDP ヘッダー、および伝送されるユーザーデータが含まれます。
    5. UDP チェックサム計算方法2 進の補数演算、合計、否定です。

TCP

データ送信前に接続を確立し、データ送信完了後に接続を解放する必要があります。ブロードキャストまたはマルチキャストサービスは提供されません。 TCP は信頼性の高い接続指向の送信サービスを提供する必要があるため、確認、フロー制御、タイマー、接続管理など、必然的に多くのオーバーヘッドが追加されます。

TCP の特徴:

接続指向、論理接続
各 TCP 接続は 1 対 1 です
全二重通信
信頼性のある
バイトストリーム指向
大きなファイルに適しています

TCP セグメント
    ●ヘッダー (ヘッダーの最初の 20B は固定です。TCP ヘッダーの最小長は 20B で、その後に 4N バイトが続きます。これらは追加可能なオプションです)必要に応じて長さは 4B の整数倍です。)
    ●データ

TCP 接続管理
    ●接続の確立 a>     ●スリーウェイハンドシェイク< /span>     ●3 回目のハンドシェイクが完了するとクライアント側のリソースが割り当てられます     ●2 回目のハンドシェイクが完了するとサーバー側のリソースが割り当てられます TCPコネクション確立：     ●コネクション解放
    ●データ送信

连接建立。分为3步:
①SYN=1，seq=x。
②SYN=1，ACK=1，seq=y， ack=x+ 1。
③ACK=l，seq=x+ 1，ack=y+ 1。

[2011统考真题]主机甲向主机乙发送一个(SYN=1, seq=11220)的TCP段，期望与
主机乙建立TCP连接，若主机乙接受该连接请求，则主机乙向主机甲发送的正确的TCP
段可能是( )。
A. (SYN=0，ACK=0， seq=11221， ack= 11221 )
B. (SYN=1, ACK=1，seq= 11220， ack= 11220)
C. (SYN=1， ACK=1，seq=11221， ack=11221 )
D. (SYN=0， ACK=0，seq= 11220， ack= 11220)
在确认报文段中，同步位SYN和确认位ACK必须都是1;

返回的确认号ack是甲发送的初始序号seq=11220加1，即ack= 11221;

同时乙也要选择并消耗-一个初始序号seq, seq 值由乙的TCP进程任意给出，它与确认号、请求报文段的序号没有任何关系。

TCP 接続の解放:
●4 ウェイハンドシェイク

释放连接。分为4步:
①FIN=1，seq=u。
②ACK=l，seq=v，ack=u+ 1。
③FIN=1，ACK=1，seq=w， ack=u+ 1。
④ACK=1，seq=u+ 1，ack=w+ 1。

TCP の信頼できる送信
    ●検証 (UDP との一貫性)
    ●シリアル番号 (データがアプリケーション層に順番に送信されることを確認するため) )     ● 受信ウィンドウ rwnd a>     ●輻輳ウィンドウ cwnd TCP 輻輳制御     ●TCP 送信側 (送信速度が速すぎる) が受信側のバッファをオーバーフローする可能性を排除するフロー制御サービスを提供します TCPフロー制御     ●再送（タイムアウトと冗長ACK）
    ●確認

慢恢复例题：

[2009统考真题]一个TCP连接总以1KB的最大段长发送TCP段，发送方有足够多的
数据要发送，当拥塞窗口为16KB时发生了超时，如果接下来的4个RTT时间内的TCP
段的传输都是成功的，那么当第4个RTT时间内发送的所有TCP段都得到肯定应答时，
拥塞窗口大小是( C)。
A.7KB
B. 8KB
C. 9KB
D. 16KB
 发生超时后，慢开始门]限ssthresh变为16KB/2=8KB， 拥塞窗口变为1KB。在接下来的3个
RTT内，执行慢开始算法，拥塞窗口大小依次为2KB、4KB、8KB，由于慢开始门限ssthresh为
8KB，因此之后转而执行拥塞避免算法，即拥塞窗口开始“加法增大”。因此第4个RTT结束后，
拥塞窗口的大小为9KB。

快重传例题：

在一个TCP连接中，MSS为1KB，当拥塞窗口为34KB时收到了3个冗余ACK报文。.
如果在接下来的4个RTT内报文段传输都是成功的，那么当这些报文段均得到确认后，
拥塞窗口的大小是( )。
A.8KB
B. 16KB 
C.20KB
D. 21KB
条件“收到了3个冗余ACK报文”说明此时应执行快恢复算法，因此慢开始门限值设为17KB,
并在接下来的第一个RTT中cwnd也被设为17KB， 第二个RTT中cwnd=18，第三个RTT中cwnd= 19KB，
第四个RTT中cwnd = 20KB，第四个RTT中发出的报文全部得到确认后，cwnd再增加1KB，变为21KB。
注意cwnd的增加都发生在收到确认报文后。
17->18->19->20->21

まとめ

1.TCP 擬似ヘッダーは、IP パケットヘッダーの一部を含む UDP 擬似ヘッダーと同じです。 IP ヘッダーには、上位層プロトコルが TCP か UDP かを示すプロトコルフィールドがあります。 17 は UDP を表し、6 は TCP
2 を表します。ヘッダ長は 20 ～ 60B、データオフセットフィールドの単位は 4B、つまりオフセットが最大の場合、 TCP ヘッダーの長さは 15x4= 60B です
3.TCP はフロー制御に可変サイズのスライディングウィンドウを使用します