运输层

运输层是通信子网和资源子网的分界线，但其并不是通信子网和资源子网的一部分。运输层协议为 进程 之间提供了逻辑通信（即 端到端通信 ），而网络层提供的是 主机 之间的逻辑通信（即 点到点通信 ）。

运输层提供的功能有：

重要

只有主机之间的通信才用到运输层协议，而转发网络（路由器和交换机）只需要用到下三层协议

运输层通过套接字来区分不同主机上的应用进程，通过端口号来区分同一主机上的不同应用进程。端口号长达 16 bit，其将主机上的端口划分如下：

提示

客户端使用的端口号又被称为 临时端口 这是因为这些端口号在客户端使用时动态地选择，使用后又立即销毁

常用的应用端口为：

应用程序	FTP	Telnet	SMTP	DNS	TFTP	HTTP	SNMP
熟知端口号	20, 21	23	25	53	69	80	161

UDP

UDP 是无连接、不可靠的协议，其在 IP 之上只提供两个附加服务：多路复用和差错校验。UDP 适用于实时性强、不要求数据完整性、或者传输数据量少的情况。比如： TFTP, DNS, SNMP, RTP

UDP 具有以下优点：

重要

UDP 是面向报文的，报文是 UDP 处理的最小单位。其对应用层交付的报文既不分割也不合并，在加入首部后就直接交付给 IP 层

UDP 首部为：

若 UDP 发现报文中的目的端口号不正确，则直接丢弃该报文，并发送 ICMP ：目标不可达 差错报文

重要

UDP 校验和有两种特殊情况：

若校验失败，则可以丢弃报文或者是交付给上层，同时附加上错误报告

TCP 的主要特点如下：

TCP报文段结构：

TCP 连接的建立采用 C/S 方式，发起连接的进程为客户机，等待被连接的进程为服务器。而连接的拆除可以由任意一方发起。

重要

为了保证数据的按序交付，TCP 使用了校验、序号、确认和重传等机制。 TCP 的数据校验机制与 UDP 完全一致。

序号：

TCP 为发送的 字节 编号，在其报文首部的序号字段填入本报文段所发送的第一个字节的编号
确认：

TCP 首部的确认号字段是期望对方发送的下一个报文段的数据的第一个字节的编号。一般来说是字节流缺失的第一个字节。 TCP 使用累计确认，其只发送字节流中第一个缺失的字节。
重传：
- 若在 报文段 的计时器结束之后还没有收到确认字段，则重传
- 若收到 3 个相同的 ACK ，则重传（冗余 ACK 技术）

TCP 的流量控制主要用于保证发送端的发送速度和接收端的接收速度相匹配，以防止接收端处理速度跟不上。其依赖于 滑动窗口协议 ：

拥塞控制主要用于保证网络能够承受现有的网络负荷，其受制于当前网络下的所有主机、交换机、路由器等。为了防止拥塞，因特网使用以下四种算法：慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复，其一般被概括为：加性增，乘性减。

慢启动：TCP 启动时 cwnd 设置为一个 MSS，其后每 首次到一个报文的 ACK 便将 cwnd 加一。使得发送速率以较低速度启动，但是以指数倍增。
当
1. 检测到超时产生的丢包事件后：ssthresh = cwnd/2, cwnd = 1
2. 当 cwnd = ssthresh 时：进入拥塞避免模式
3. 当检测到 3 个冗余 ACK 时：执行快速重传和快速恢复
拥塞避免：在进入拥塞避免状态后：每经过一个 RTT 将 cwnd + 1，而不是每收到一个 ACK 就加一，使得 cwnd 从指数增长进入线性增长。
快速重传和快速恢复：当收到三个冗余 ACK 后，立即 重传丢失的报文而不等待计时器超时、执行 ssthresh = cwnd = cwnd/2 而不是令 cwnd = 1