運(yùn)輸層的作用

運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)（提供端到端，進(jìn)程到進(jìn)程的可靠通信），為運(yùn)行在不同 host 上的進(jìn)程提供邏輯通信，向高層用戶(hù)屏蔽通信子網(wǎng)的細(xì)節(jié)

2.UDP 和 TCP 的特點(diǎn)，及使用它們的應(yīng)用程序，熟知端口號(hào)

UDP 和 TCP 的特點(diǎn)：

UDP

支持單播、多播、廣播

無(wú)連接，不可靠

可以任何速率發(fā)送數(shù)據(jù)

TCP

僅單播，不支持多播、廣播

面向連接，可靠按序

流量控制（發(fā)送速率不超過(guò)接收方的接收能力）

擁塞控制（網(wǎng)絡(luò)過(guò)載時(shí)限制發(fā)送方的發(fā)送速率）

及使用它們的應(yīng)用程序：

熟知端口號(hào)：

3.UDP：首部格式，檢驗(yàn)和

首部格式：

檢驗(yàn)和：

發(fā)送端：

先設(shè)置檢驗(yàn)和字段為 0

每?jī)蓚�(gè)字節(jié)為一組，進(jìn)位累加求和，多出的加到最后一位

把求和結(jié)果求反，求反即轉(zhuǎn)換成 2 進(jìn)制后，0 變 1,1 變 0

把計(jì)算結(jié)果放入檢驗(yàn)和字段

接收端

把每 2 個(gè)字節(jié)為一組，進(jìn)位累加求和

把求和結(jié)果求反：為 0 即未檢驗(yàn)出差錯(cuò)（不排除沒(méi)檢測(cè)出來(lái)的錯(cuò)誤）

4.TCP 的首部格式（端口號(hào)，序號(hào)，確認(rèn)號(hào)，窗口，首部長(zhǎng)度，檢驗(yàn)和，6 個(gè)標(biāo)志位）

端口號(hào)：各占 2 個(gè)字節(jié)
當(dāng)訪問(wèn)百度時(shí)，源端口使用客戶(hù)端系統(tǒng)隨機(jī)分配的端口號(hào)，目的端口是使用熟知端口號(hào) 80
序號(hào)：占 4 個(gè)字節(jié)。序號(hào)范圍是【0~2^32-1】，循環(huán)使用
確認(rèn)號(hào)：占 4 個(gè)字節(jié)，是期望收到對(duì)方下一個(gè)報(bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)。若確認(rèn)號(hào)為 N，則代表：序號(hào) N-1 為止的所有數(shù)據(jù)都已正確收到
窗口：占 2 個(gè)字節(jié)。窗口值是【0~2^16-1】之間的整數(shù)。窗口指的是發(fā)送本報(bào)文段的一方的接收窗口。窗口值告訴對(duì)方：從本報(bào)文段首部中的確認(rèn)號(hào)算起，接收方目前允許對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)量。窗口值作為接收方讓發(fā)送方設(shè)置其發(fā)送窗口的依據(jù)。
窗口字段明確指出了現(xiàn)在允許對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)量。窗口值經(jīng)常在動(dòng)態(tài)變化著
首部長(zhǎng)度：占 4 位，也叫數(shù)據(jù)偏移，最小 20，最大 60
檢驗(yàn)和：占 2 位，檢驗(yàn)和字段檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)兩部分
6 個(gè)標(biāo)志位：

緊急 URG：當(dāng) URG=1 時(shí)，表明緊急指針字段有效。緊急指針：指出在本報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少個(gè)字節(jié)（緊急數(shù)據(jù)放在本報(bào)文段數(shù)據(jù)的最前面）

確認(rèn) ACK：只有當(dāng) ACK=1 時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效

推送 PSH：接收方 TCP 收到 PSH=1 的報(bào)文段，就盡快地交付接收應(yīng)用進(jìn)程，而不再等到整個(gè)緩存都填滿(mǎn)了后再向上交付

復(fù)位 RST：當(dāng) RST=1 時(shí)，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)，重新建立運(yùn)輸連接

同步 SYN：同步 SYN=1 表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文

終止 FIN：FIN=1 表明發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接

5.TCP 的可靠傳輸：超時(shí)重傳機(jī)制，TCP 流量控制（序號(hào)，確認(rèn)號(hào)，確認(rèn)標(biāo)志位，窗口，死鎖問(wèn)題與持續(xù)計(jì)時(shí)器），發(fā)送緩存和接受緩存的作用，捎帶確認(rèn)與累積確認(rèn)

超時(shí)重傳機(jī)制：
超時(shí)計(jì)時(shí)器時(shí)間 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
測(cè)量多個(gè) sampleRTT 求平均值，形成 RTT 的估計(jì)值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * SampleRTT 典型值α=1/8
測(cè)量 RTT 的變化值：RTTs 與 SampleRTT 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-SampleRTT| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（序號(hào)，確認(rèn)號(hào)，確認(rèn)標(biāo)志位，窗口，死鎖問(wèn)題與持續(xù)計(jì)時(shí)器） ：

序號(hào)：發(fā)送窗口里面的序號(hào)表示允許發(fā)送的序號(hào)

確認(rèn)號(hào)：表明主機(jī)期望收到的下一個(gè)序號(hào)，而上一個(gè)序號(hào)位置的數(shù)據(jù)已經(jīng)收到了

確認(rèn)標(biāo)志位：

窗口：窗口指的是發(fā)送本報(bào)文段的一方的接收窗口；發(fā)送窗口表示：在沒(méi)有收到 B 的確認(rèn)的情況下，A 可以連續(xù)把窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)都發(fā)送出去。

死鎖問(wèn)題：發(fā)送方等待接收方通知窗口大小，接收方等待發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)

持續(xù)計(jì)時(shí)器：當(dāng)發(fā)送方收到接收方的零窗口通知，啟動(dòng)持續(xù)計(jì)時(shí)器。若持續(xù)計(jì)時(shí)器到期，就發(fā)送一個(gè)零窗口探測(cè)報(bào)文段

接收方發(fā)送的確認(rèn)報(bào)文段中：
若窗口仍是零，則重置持續(xù)計(jì)時(shí)器
若窗口不是零，則死鎖打開(kāi)
發(fā)送緩存和接受緩存的作用：

發(fā)送方應(yīng)用進(jìn)程把數(shù)據(jù)發(fā)送到 TCP 的發(fā)送緩存；發(fā)送緩存暫時(shí)存放：1 準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；2 已發(fā)送未確定的數(shù)據(jù)

接收方應(yīng)用進(jìn)程從 TCP 的接收緩存中讀取字節(jié)流；接收緩存暫時(shí)存放：1 已收到但尚未提交的數(shù)據(jù)；2 失序的數(shù)據(jù)
捎帶確認(rèn)與累積確認(rèn)：

累積確認(rèn)：即不必對(duì)收到的分組逐個(gè)發(fā)送確認(rèn)，而是對(duì)按序到達(dá)的最后一個(gè)分組發(fā)送確認(rèn)，這樣就表示：到這個(gè)分組位置的所有分組都已正確收到了

捎帶確認(rèn)：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀到達(dá)的時(shí)候后，接收方并不是立即發(fā)送一個(gè)單獨(dú)的控制幀，而是抑制一下自己并且開(kāi)始等待，知道網(wǎng)絡(luò)層傳遞給他下一個(gè)分組，然后，確認(rèn)信息被附在往外發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中（使用幀頭中的 ack 域）。實(shí)際上，確認(rèn)報(bào)文搭了下一個(gè)外發(fā)數(shù)據(jù)幀的便車(chē)。

6.TCP 的擁塞控制：網(wǎng)絡(luò)擁塞的判斷，傳輸輪次與擁塞窗口大小的關(guān)系（慢開(kāi)始與擁塞避免，門(mén)限 ssthresh，重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)與三個(gè)重復(fù) ACK）

網(wǎng)絡(luò)擁塞的判斷：重傳定時(shí)器超時(shí)
*** 傳輸輪次與擁塞窗口大小的關(guān)系（慢開(kāi)始與擁塞避免，門(mén)限 ssthresh，重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)與三個(gè)重復(fù) ACK）***：

慢開(kāi)始：每經(jīng)過(guò)一個(gè) RTT，cwnd 翻倍

擁塞避免：每經(jīng)過(guò)一個(gè) RTT，cwnd 加一

慢開(kāi)始門(mén)限 ssthresh：當(dāng) cwnd = ssthresh 時(shí)由指數(shù)增長(zhǎng)切換為線(xiàn)性增長(zhǎng)；ssthresh=24 時(shí)，重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)，發(fā)送方判斷為網(wǎng)絡(luò)擁塞。調(diào)整 ssthresh=cwnd/2，擁塞窗口 cwnd=1，執(zhí)行慢開(kāi)始

7.TCP 連接：TCP 的套接字，三次握手建立 TCP 連接，四次握手釋放 TCP 連接

TCP 的套接字：就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中不同主機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)程之間進(jìn)行雙向通信的端點(diǎn)的抽象。一個(gè)套接字就是網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程通信的一端，提供了應(yīng)用層進(jìn)程利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交換數(shù)據(jù)的機(jī)制
三次握手建立 TCP 連接：

剛開(kāi)始客戶(hù)端 A 和服務(wù)端 B 都是關(guān)閉的

B 的 TCP 服務(wù)器進(jìn)程被動(dòng)打開(kāi)，準(zhǔn)備接受客戶(hù)進(jìn)程的連接請(qǐng)求

A 主動(dòng)打開(kāi)，A 向 B 發(fā)出 SYN 報(bào)文段，選擇初始序號(hào)，不攜帶數(shù)據(jù)。SYN=1,SEQ=X

B 收到 SYN 報(bào)文段，發(fā)回 ACK 報(bào)文段，選擇初始序號(hào)，分配緩存，不攜帶數(shù)據(jù)。SYN=1.ACK=1.SEQ=Y,ack=x+1

A 向 B 發(fā)送 SYN+ACK 報(bào)文段，可攜帶數(shù)據(jù)。通知上層應(yīng)用進(jìn)程：TCP 連接已建立。

B 通知其上層應(yīng)用進(jìn)程 TCP 連接已經(jīng)建立。

四次握手釋放 TCP 連接：

客戶(hù)端 A 主動(dòng)關(guān)閉。A 向 B 發(fā)出 FIN 報(bào)文段，并停止發(fā)送是數(shù)據(jù)。FIN=1,seq=u

B 通知應(yīng)用進(jìn)程。B 收到 FIN 報(bào)文段，回復(fù) ACK 報(bào)文段。TCP 連接處于半關(guān)閉狀態(tài)：B 仍可發(fā)送數(shù)據(jù)。ACK=1，seq=v，ack=u+1

B 被動(dòng)關(guān)閉。若 B 已經(jīng)沒(méi)有要向 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)，向 A 發(fā)送 FIN 報(bào)文段。FIN=1，ACK=1,seq=w，ack=u+1

A 收到 FIN 報(bào)文段后，必須發(fā)出 ACK 報(bào)文段。ACK=1,seq=u+1，ack=w+1

B 收到 ACK 報(bào)文段后，TCP 連接關(guān)閉。