计算机网络第五章复习笔记（个人保存）
运输层
1.运输层协议概念
1）
2）运输层提供应用进程间的逻辑通信
-------网络层协议提供主机间的逻辑通信
3）功能：
复用与分用
差错检测
4）主要协议：
①用户数据报协议UDP
------传送单位是UDP报文或用户数据报
-------面向无连接
-------逻辑通信信道仍然是一条不可靠信道
PS：（路由信息协议RIP在运输层是用UDP封装）
②传输控制协议TCP
-------TCP报文段
-------面向连接
-------可建立一条全双工的可靠信道
5）问题：通信的端点能不能用进程标识符表示？
不能！
原因：①因特网上使用的计算机的操作系统种类很多，不同的操作系统有不同格式的进程标识符。
②进程的创建和撤销都是动态的，发送方几乎无法识别其他机器上的进程。
③有时我们需要改换接收报文的进程，但并不需要通知所有接收方。
6）端口
----16位-----一台电脑由65535个端口
----不同计算机相同端口号是没有联系的
三类端口：
①熟知端口：数值一般为0~1023
---DNS域服务器所开放的端口号为53
②登记端口号：数值一般为1024~49151
---标记没有熟知端口号的非常规的服务进程，需要在IANA登记，防止重复。
③客户端口号或短暂端口号：
数值一般为：49152~65535
2.UDP协议
1）在IP协议之上提供很少的功能：
-------端口的功能
-------差错检测的功能
2）特点：
①是无连接的
----不需要先建立连接，减少开销，降低时延
②尽最大努力交付
----即不保证可靠交付，因此主机不需要建立链接状态表
③面向报文的
应用层交给UDP的报文，既不合并也不拆封，即一次发送一个报文。
④没有拥塞控制
----IP电话/视频会议等---允许丢失但不可以有太大时延
⑤支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
⑥首部开销小 -----8字节
伪首部：计算检验和时添加的
PS：检验和计算包括首部和数据部分
（IP数据报检验和只计算首部）
3.TCP协议及报文格式
1）特点
①面向连接的运输层协议
----使用之前要建立TCP连接，用完释放
②每一条TCP连接只能有两个端点，即点对点（一对一）
③提供可靠交付的服务
-------无差错
-------不丢失
-------不重复
-------按序到达
④提供全双工通信
-------双方有缓存，允许随时发送
⑤面向字节流
2）注意事项
①TCP连接是一条虚电路而不是真正的物理连接。
TCP报文段---》》》
IP层+IP首部 ---》》》
数据链路层+数据链路层的首部和尾部---》》》
物理链路
②TCP对应用进程一次把多长的报文发送到TCP的缓存是不关心的
③TCP根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞程度来决定一个报文段应该包含多少字节
④TCP可把太长的数据块划分短一些再传送
（也可等待足够多的报文段再发送）
3）TCP连接的端口----套接字或插口
端口号拼接到IP地址
4）首部格式
前20固定
①端口（源端口+目的端口）：4字节
是运输层与应用层的服务接口
------运输层的复用和分用功能都需要端口实现
②序号：4字节
字段的值则指本报文段所发送的数据的第一个字节的序号
③确认号：
是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号！
PS:若确认号==N，则表明N-1的报文都收到
④数据偏移：即首部长度
⑤保留：现在置零
⑥URG：紧急位
------当URG==0时，表面紧急指针字段有效
⑦ACK：确认位
-------当ACK==1时，确认好字段有效
-----------ACK==0时，确认好字段有效
⑧PSH：推送位
--------接收方收到PSH==1的报文段，就会尽快地交付应用进程。
⑨复位RST：
---------当RST==1时，表面出现严重差错
⑩同步位SYN：
---------当SYN==1，表示是连接请求和连接接受报文
11--终止位FIN：当FIN==1时，表面发送端已经发送完毕，并要求释放运输连接。
12--窗口字段：
用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节
13--检验和：包括首部和尾部以及12字节伪首部（和UDP一样）
5）最大报文段长度MSS
-----是指TCP报文段中数据字段的最大长度
-----数据字段+首部=整个的TCP报文段
4.可靠传输的工作原理（上）
1）TCP下的网络层是不可靠的，如何保证
①停止等待协议
---发送发每发送一个分组则停止，等待接收方确认
-------a.无差错情况
-------b.超时重传
------------计算器
PS注意项：
-------发送发在没收到确认分组时，要保留副本，收到后才可以删除
-------要对分组和确认分组进行编号
-------超时计时器时间设置要大于数据往返时间
-------c.确认丢失
-------d.确认迟到
总结：
①接收方收到几个分组就发送几个确认，不管有无重复。
②使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠的网络上实现可靠的通信。
------这种可靠传输协议常常称为自动重传请求ARQ，表明重传的请求是自动的。
2）优缺点：
优点：简单
缺点：信道利用率太低
5.可靠传输的工作原理（下）
1）滑动窗口协议（重点难点）
①发送方：
②接收方：累计确认----最后一个达到的发送确认
优点：简易实现
缺点：不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。
2）以字节为单位的滑动窗口
①发送方
强烈不建议前沿后退，因为有已经发送的数据，会造成错误。
P3 - P1 = A的发送窗口（也称为通知窗口）
P2 - P1 = 已经发送但尚未收到确认的字节数
P3 - P2 = 允许发送但尚未发送的字节数（又称为可用窗口）
②接收方
报文段确认号仍然为31
确认号为34
3）窗口和缓存的关系
①发送缓冲
-----1.发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据
-----2.TCP已经发送但未收到确认的数据
-----3.发送缓冲的后沿和发送窗口一样
②接收缓冲
------1.按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据
------2.未按序到达的数据
强调：
①发送方的发送窗口并不总是和接收方的接收窗口一样大。
②TCP标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理
③TCP要求接收方必须有累计确认的功能
------减少开销
4）超时重传时间的选择
难：运输层的往返时间的方差很大
解决方案：
---TCP保留了RTT的一个加权平均往返时间RTTS（又称为平滑的往返时间）。
5）超时重传时间RTO
①RTO > 加权平均往返时间RTTS
②RTO = RTTs + 4 * RTTD
③RTTD是RTT的偏差的加权平均值
6）流量控制
引入持续计时器
6.TCP的拥塞控制
1）原因：需求大于可用部分
2）拥塞控制与流量控制的关系
（涉及到所有路由器与主机）
①流量控制
------点对点通信量的控制
②拥塞控制的作用
3）慢开始算法和拥塞避免算法
①发送方控制拥塞窗口的原则
------网络无拥塞----拥塞窗口增大
------网路有拥塞----拥塞窗口减小
PS：发送方发送窗口==拥塞窗口
慢开始算法原理
拥塞避免算法：cwnd += 1
----缓慢增大，不加倍
----不是真的避免，只是让其呈线性增长
慢开始门限状态变量ssthresh
cwnd设置为1
-------减少发送分组数
4）快重传算法和快恢复算法
使用完快重传算法接着使用快恢复算法
PS：发送窗口的上限=Min【接收窗口，拥塞窗口】
7.TCP的连接管理
1）连接建立
------客户-服务器方式
------TCP规定SYN、FIN报文不能携带数据，但要消耗掉一个序号。
三次握手
2）数据传输
3）连接释放
为什么要2MSL？
①为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。
②防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。
总结：这节看视频学习，讲解的细些！
5.1 随堂测试
1【单选题】运输层中通信双方是（ ）。B
A、主机
B、主机里的进程
2【单选题】运输层的两个数据报传输协议是TCP和（ ）。A
A、UDP
B、IP
C、IGMP
D、ICMP
3【单选题】下列不属于运输层的主要的功能是（ ）。D
A、复用
B、分用
C、差错检测
D、路径选择
4【单选题】通信的两端是用（ ）来表示。B
A、进程标识符
B、端口号
5.2 随堂测试1【判断题】UDP没有拥塞控制。T
2【判断题】UDP首部中的校验和对UDP的首部和数据部分进行校验。T
3【判断题】UDP是面向连接的尽最大努力的交付。F
5.3 随堂测试
1【单选题】TCP的连接端点是（）。C
A、套接字
B、主机
C、进程
D、端口
2【单选题】套接字=（ IP地址：端口号）。C
A、主机：端口号
B、主机：进程
C、IP地址：端口号
D、IP地址.端口号
3【填空题】一个报文序号字段值201，收到的确认号是341，数据长度是（ 140 ）。
4【判断题】TCP是面向连接的提供可靠交付服务。T
5【判断题】TCP提供半双工通信。F
5.4 随堂测试
1【多选题】下列属于可靠传输的技术是（ ）。ABCD
A、超时重传
B、在发送方设置定时器
C、确认报文
D、ARQ
5.5 随堂测试
1【判断题】发送窗口和接收窗口一样大。F
2【判断题】累积确认是对收到的多个分组的第一个分组进行确认。F
5.6 随堂测试
1【填空题】慢启动维持一个CWND的值，初始值为1，每收到一个确认，CWND的值增加（ 1）。
2【填空题】CWND（ < ）ssthresh时启用慢启动算法，CWND( >= )ssthresh时启用拥塞避免算法。
3【填空题】接收方在收到（ 3 ）个重复的ACK时，会进行快重传。
4【判断题】拥塞控制是全局性的，涉及到网络中的主机和路由器，流量控制是点对点的，是对收发双方的收发速率的控制。T
5【判断题】发送方发现网络出现拥塞，会启用拥塞避免算法，则慢启动算法的门限值设为1。F
慢启动算法的门限值设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半，CWND设置为1.
6【判断题】在执行快恢复算法时，CWND的值应该设拥塞窗口的一半。T
5.7 随堂测试1【填空题】TCP连接建立的过程需要（ 3 ）次握手。
2【填空题】TCP连接终止需要（ 4 ）次握手。
3【填空题】ACK=( 1 )表示该报文是一个确认报文。
4【判断题】TCP的运输连接管理采用的是P2P的模式。F 客户·--服务器方式