2025年谢希仁计算机网络教程运输层核心概念与技巧全面梳理

运送层运送层之间的通信是进程与进程之间的，通过端口的

一、运送层协议概述、从通信和信息处理的角度看，运送层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部1分的最高层，同步也是顾客功能中的最低层、当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的关键部分的功能进行端到端的通信时，只有位2于网络边缘部分的主机的协议栈才有运送层，而网络关键部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能、两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信

3、运送层的一种很重要的功能就是复用和分用通过端口实现

4、网络层为主机之间提供逻辑通信，运送层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信

5、当运送层采用面向连接的协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服6TCP务），但这种逻辑通信信道就相称于一条全双工的可靠信道当运送层采用无连接的协议UDP时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道、两个对等运送实体在通信时传送的数据单位叫作运送协议数据单元7TPDU、在传送数据之前不需要先建立连接虽然不提供可靠交付，但在某些状况下8UDP UDPUDP是一种最有效的工作方式；则提供面向连接的服务TCP、运送层的顾客数据报与网际层的数据报的区别数据报要通过互连网中许多路9UDP IPIP由器的存储转发，但顾客数据报是在运送层的端到端抽象的逻辑信道中传送的UDP、硬件端口与软件端口的区别在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口路由器或互换10机上的端口是硬件端口硬件端口是不一样硬件设备进行交互的接口，而软件端口是应用层的多种协议进程与运送实体进行层间交互的一种地址、端口用一种位端口号进行标志

1116、端口号只具有当地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程在因特网中12不一样计算机的相似端口号是没有联络的、端口的分类熟知端口和登记端口号合称为服务器端使用的端口号13■熟知端口，数值一般为0〜1023o■登记端口号，数值为为没有熟知端口号的应用程序使用的使用这个范1024〜49151,围的端口号必须在登记，以防止反复IANA■客户端口号或短暂端口号，数值为留给客户进程选择临时使用49152〜65535,

二、顾客数据报协议UDP、只是在的数据报服务之上增长了端口的功能和差错检测的功能1UDP IP、的重要特点2UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接■UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同步也不使用拥塞控制■UDP是面向报文的■UDP支持一对

一、一对多、多对一和多对多的交互通信■UDP的首部开俏小，只有个字节■UDP8没有拥塞控制，很适合多媒体通信的规定■UDP、发送方对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付层对应用层交3UDP IP UDP下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界、的首部格式（每个部分各两个字节）4UDP源端口（不需要回送时可填）目的端口，长度（包括数据部分，最小为字节），检0,8查和检查顾客数据报与否有差错、数据报首部检查和与数据报检查和的区别数据报只检查首部，则把首部5IP UDPIPUDP和数据报部分一起检查了、伪首部与检查和为了计算检查和在首部之前再加入字节的伪首部伪首部不能6UDP12向上递交也不用向下传送接受方将数据报与伪首部按二进制反码求和，对的的成果应UDP为全否则丢弃这个数据报0,、伪首部包括源目的一种全字节，一种协议字段，字节的长度

三、传播控制7IP,IP,2UDP协议TCP、最重要的特点1TCP■是面向连接的运送层协议TCP■每一条连接只能有两个端点，每一条连接只能是点对点的一对一TCP TCP■提供可靠交付的服务TCP■提供全双工通信TCP■面向字节流、连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接2TCP、连接的端点不是主机，不是主机的地址，不是应用进程，也不是运送层的协议端3TCP IP口，而是套接字或插口，是端口号拼接到地址背面构成的socket IP套接字socket=IP地址端口号80连接TCP{socket1,socket2={IP1:portl,IP2:port2}、同一种地址可以有多种不一样的连接，而同一种端口号也可以出目前多种不一样的4IP TCP连接中TCP

四、可靠传播的工作原理、理想传播条件的两个特点传播信道不产生差错，无论发送发以多快的速度发送，接送方1总来的及接受数据在这种条件下不需要采用何种措施就可以实现可靠传播、停止等待协议每发送完一种分组就停止发送，等待对方确认确认后再发下一种分组、23为了在出现差错时可以继续通信在发送完一种分组后，必须临时保留已发送的分组的副本；分组和确认分组都必须进行编号；超时重传，超时计时器的重传时间应当比数据在分组传播的平均来回时间更长某些、确认丢失和确认迟到

4、使用确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传播网络上实现可靠的通信5信道运用率U=-----------%---------

7、TD分组发送时间；RTT分组来回时间；TA7^+RTT+T；、可靠传播协议又称为自动重传祈求6ARQ发送确认分组所需的时间、停止等待协议的长处是简朴，但缺陷是信道运用率太低

8、提高信道运用率的措施采用流水线传播发送方可持续发送多种分组，不必每发完一种9分组就停止下来等待对方确实认、持续协议连接的每一端都必须设有两个窗口——一种发送窗口和一种接受窗10ARQ TCP口发送窗口内的数据可以持续发送出去，不需要等待对方确实认，接受方采用累积确认，对按序抵达的最终一种分组确认，表达到这个分组为止的所有分组都已对的收到To发送方每接受到一种确认，就把发送窗口向前滑动一种分组单位

五、报文段的首部格式TCP、源端口和目的端口字段——各占字节端口是运送层与应用层的服务接口运送层的复12用和分用功能都要通过端口才能实现、序号字段——占字节连接中传送的数据流中的每一种字节都编上一种序号序号24TCP字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一种字节的序号、确认号字段——占字节，是期望收到对方的下一种报文段的数据的第一种字节的序号

34、数据偏移（即首部长度）——占位，它指出报文段的数据起始处距离报文段的44TCP TCP起始处有多远，以四个字节为单位，其实就是首部长度，最大字节

60、确认只有当时确认号字段才有效5ACK——ACK=

1、复位（）当时，表明连接中出现严重差错（如由于主机瓦解或6RST ReSeT——RST=1TCP其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运送连接、同步同步表达这是一种连接祈求或连接接受报文7SYN——SYN=

1、终止（）用来释放一种连接表明此报文段的发送端的数据已发送完8FIN FINis——FIN=1毕，并规定释放运送连接、窗口字段——占字节，用来让对方设置发送窗口的根据，单位为字节

92、检查和—占字节检查和字段检查的范围包括首部和数据这两部分检查规则和检102UDP查和同样、紧急指针字段——占位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节

1116、是报文段中的数据字段的最大长度12MSS TCP、选项字段——长度可变包括13■窗口扩大选项——占字节，3■时间戳选项——占字节，其中最重要的字段时间戳值字段（字节）和时间戳回送104回答字段（4字节）用来计算来回时间，处理TCP序号超过2的32次方的状况，防止序号绕回，时间戳可以做个标识■选择确认选项、填充字段，填这是为了使整个首部长度是字节的整数倍140,4

六、可靠传播的实现TCP、的滑动窗口以字节为单位1TCP、窗口越大，发送方就可以在收到确认之前发送更多的数据，传播效率高，不过接受方必须2来的及接受、窗口的分类发送窗口，可用窗口，未确认窗口

3、的发送窗口并不总是和的接受窗口同样大（由于有一定的时间滞后）4A B、规定接受方必须有累积确认的功能，这样可以减小传播开销5TCP、缓存和窗口的关系缓存一般不小于窗口

6、发送缓存与接受缓存的作用7发送缓存用来临时寄存发送应用程序传送给发送方准备发送的数据；TCP已发送出但尚未收到确认的数据TCP接受缓存用来临时寄存按序抵达的、但尚未被接受应用程序读取的数据；不按序抵达的数据、超时重传时间的选择8RTO=RTTS+4XRTTD平均来回时间新的（）（旧的）（新的样本）RTTs=1-a xRTTs+a xRTT推荐=OWa

10.125的偏差的加权平均值RTT新的（）（旧的）一新的样本|RTTD=1-P XRTTD+p XI RTTsRTT推荐0=

0.

25、怎样鉴定一种确认报文段是对本来的报文段确实认，还是对重传的报文段确实认？采912用算法:在计算平均来回时间时，只要报文段重传了，就不采用其来回时间样本Karn RTT修正的算法:报文段每重传一次，就把增大某些Karn RTO、选择确认是处理接受方收到了和前面的字节流不持续的两个字节块，怎样让发送方10sack只发送没有抵达的数据段、使用时要将首部中的位置然后再选项字段填入未接受到的断块的边11SACK TCPSACK1,界值，每个边界值占个字节，确定一种断块要用两个边界值，因此选项字段最多只能指明44个字节块的信息此外还要一种选项指明是选项，一种指明占用的字节数SACK SACK

七、的流量控制运用滑动窗口实现流量控制TCP、流量控制（）就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接受方来得及接受，也1flow control不要使网络发生拥塞、丢失报文导致互等死锁的处理措施持续计时器2■为每一种连接设有一种持续计时器TCP■只要连接的一方收到对方的零窗口告知，就启动持续计时器TCP■若持续计时器设置的时间到期，就发送一种零窗口探测报文段（仅携带字节的数据），1而对方就在确认这个探测报文段时给出了目前的窗口值■若窗口仍然是零，则收到这个报文段的一方就重新设置持续计时器■若窗口不是零，则死锁的僵局就可以打破了、发送方的发送窗口不能超过接受方给的接受窗口的数值，窗口的单位是字节3TCP、考虑到传播效率，要处理报文段的发送时机的选择4TCP■长度限制第一种机制是维持一种变量，它等于最大报文段长度只要缓存TCP MSS中寄存的数据到达字节时，就组装成一种报文段发送出去MSS TCP■自己规定第二种机制是由发送方的应用进程指明规定发送报文段，即支持的推TCP送（）操作push■时间限制第三种机制是发送方的一种计时器期限到了，这时就把目前已经有的缓存数据装入报文段（但长度不能超过）发送出去MSS

八、的拥塞控制TCP、在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就1要变坏——产生拥塞，即资源需求,可用资源、拥塞控制与流量控制的关系2拥塞控制是一种全局性的过程，就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载流量控制往往指在给定的发送端和接受端之间的点对点通信量的控制流量控制所要做的就是克制发送端发送数据的速率，以便使接受端来得及接受、拥塞控制要处理好网络吞吐量与负载的关系

3、儿种拥塞控制措施慢开始和拥塞防止，快重传和快恢复

4、发送方维持一种叫做拥塞窗口的状态变量拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，5cwnd并且动态地在变化发送方让自己的发送窗口等于或不不小于拥塞窗口、发送方控制拥塞窗口的原则是只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大某些，发送更6多的分组但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小某些，以减少注入到网络中的分组数、“拥塞防止”不能完全防止拥塞，只是说在拥塞防止阶段把拥塞窗口控制为较多按线性规律7增长，使网络比较不轻易出现拥塞、快重传算法快重传算法首先规定接受方每收到一种失序的报文段后就立即发出反复确认8这样做可以让发送方及早懂得有报文段没有抵达接受方发送方只要一连收到三个反复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段、快恢复算法当发送端收到持续三个反复确实认时，就执行“乘法减小”算法，把慢开始9门限减半，然后执行加法增大这是由于三个确认报文可以抵达发送端，网络很也许ssthresh没有拥塞、发送窗口的上限值=接受方窗口和拥塞窗口10Min[rwnd,cwnd]rwnd cwnd

九、的运送连接管理TCP、运送连接就有三个阶段，即连接建立、数据传送和连接释放

1、连接的建立都是采用客户服务器方式积极发起连接建立的应用进程叫做客户2TCP cliento被动等待连接建立的应用进程叫做服务器server

3、TCP用三次握手建立连接A表达发送方，B表达接受方的向发出连接祈求报文段，其首部中的同步位并选择序号二表明1A TCP B SYN=1,seq x,传送数据时的第一种数据字节的序号是X的收到连接祈求报文段后，如同意，则发回确认在确认报文段中应使2B TCPB SYN=1,使其确认号自己选择的序号ACK=1,ack=x+l,seq=y收到此报文段后向给出确认，其确认号的告知上层应用3A B ACK=1,ack=y+l ATCP进程，连接已经建立

4、TCP的连接释放四次握手释放连接A表达发送方，B表达接受方把连接释放报文段首部的其序号等待确实认1A FIN=1,seq=u,B发出确认，确认号而这个报文段自己的序号服务器进程告知高层2B ack=u+1,seq=v TCP应用进程从到这个方向的连接就释放了，连接处在半关闭状态若发送数A BTCPB据，仍要接受A若已经没有要向发送的数据，其应用进程就告知释放连接3BATCP收到连接释放报文段后，必须发出确认4A、数据传播结束后，通信的双方都可释放连接

5、发送方确认后必须等待的时间后才能真正释放连接理由如下62MSL第一，为了保证发送的最终一种报文段可以抵达A ACKB第二，防止“已失效的连接祈求报文段”出目前本连接中在发送完最终一种报文段A ACK后，再通过时间就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段，都从网络中消失2MSL,整顿者福州大学张毅。