传输层
传输层提供的功能
1.传输层是位于网络层之上，它为运行在不同主机上的进程之间提供逻辑通信（即端到端通信），而网络层提供主机之间的逻辑通信。
2.传输层与应用层是主机才有的层次；为应用层提供服务；使用网络层的服务
3.传输层提供复用和分用功能：复用是指发送方不同应用进程都可使用同一个传输层协议发送数据；分用是指接收方的传输层在剥去报文的首部后（根据目的端口号）能够把这些数据正确交付给目的应用进程。好比生活中寄信，四个人将信放在同一个邮箱中（就是复用），当他们收到回信，将每封信送到对应的每个人手上（就是分用）
4.传输层还要对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分）。而网络层只检查IP数据报的首部，不检查数据部分
5.提供两种不同的传输协议，即TCP（可靠，面向连接）UDP（不可靠，无连接）
传输层的端口
1.端口的作用：是传输层的服务访问点(TSAP),它在传输层的作用类似于IP地址在网络层和MAC地址在数据链路层的作用。
2.端口号只有本地意义，在因特网中不同计算机的端口是没有联系的。
3.套接字：在网络中通过IP地址来标识和区别不同的主机，通过端口号来标识和区分一台主机中不同的应用进程。
Socket套接字={主机IP地址，端口号}
套接字唯一标识了一个网络的主机和它上面的一个进程
UDP协议
1.概述：在IP数据报服务之上增加了两个基本服务：复用和分用以及差错检测
2.特点：
1>UDP是无连接，减少开销和发送数据的时延
2>UDP使用最大努力交付，即不保证可靠交付
3>UDP是面向报文的，适合一次性传输少量数据的网络应用(DNS、SNMP)
4>UDP无拥塞控制，适合很多实时应用
3.UDP首部格式：
| 16位源端口号 | 16位目的端口号 |
|---|---|
| 16位UDP长度 | 16位UDP校验和 |
- 源端口。在需要对方回信时选用，不需要时可用全0
- 目的端口。这在终点交付报文时必须用到
- UDP长度。UDP数据报的长度（包括首部和数据），最小值是8（仅有首部）
- 校验和。检测UDP数据报在传输中是否有错。有错则丢弃。该字段是可选的，当源主机不想计算校验和时，则直接令该字段为全0。
UDP校验
伪首部：只有在计算校验和时才出现，不向下传送也不向上递交
过程：
在发送端
- 填上伪首部
- 全0填充检验和字段
- 全0填充数据部分
- 伪首部+首部+数据部分采用二进制反码求和
- 把和求反码填入校验和字段
- 去掉伪首部发送
在接收端：
- 填上伪首部
- 伪首部+首部+数据部分采用二进制反码求和
- 结果为1则无差错，为0则丢弃
TCP协议
1.TCP协议的特点
- TCP是面向连接的传输层协议
- 每条TCP连接只能有两个端点，每条TCP连接只能是点对点的（一对一）
- TCP提供可靠的交付服务，保证传送的数据无差错，不丢失，不重复且有序（可靠有序不丢补重）
- TCP提供全双工通信，TCP连接的两端都设有发送缓存和接收缓存。发送缓存用来存放以下数据：1>发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据 2>TCP已发送但尚未收到确认的数据；接收缓存用来暂时存放以下数据：1>按序到达但尚未被接收应用程序读取的数据2>不按序到达的数据
- TCP是面向字节流的，TCP把应用程序交下来的数据仅视为一连串无结构的字符流
2.TCP报文段
TCP报文段首部最短为20B，后面有4N字节时根据需要而增加选项，通常长度为4B的整数倍
- 源端口和目的端口：各占2B。
- 序号字段：占4B。TCP是面向字节流的，所以TCP连接传送的数据流中的每个字节都要编上序号。序号字段的值指的是本报文段所发送的第一个字节的序号
- 确认号：占4B，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。若确认号是N,则表明到序号N-1为止的所有数据都已正确收到
- 数据偏移（即首部长度）。占4位，指TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远；数据偏移的单位是32位（4B）。因此当此字段值为15时，达到TCP首部最大长度60B.
- 保留字段。占6位。保留以后使用
- 紧急位URG：URG=1时，表明紧急指针字段有些。它告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级数据）。URG和紧急指针配套使用，即数据从第一个字节到紧急指针所指字节就是紧急数据
- 确认位ACK：只有ACK=1时确认字段号才有效。当ACK=0时，确认号无效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置为1
- 推送位PSH：接收TCP收到PSH=1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等整个缓存都填满再向上交付。
- 复位位RST：RST=1时，表明TCP连接中出现严重的差错，必须释放连接
- 同步位SYN：同步SYN=1表示这是一个连接请求或连接接收报文。当SYN=1,ACK=0时，表明这是一个连接请求报文，对方若同意建立连接，则响应报文中使用SYN=1,ACK=1。即SYN=1表示这是一个连接请求或连接接收报文。
- 终止位FIN：用来释放一个连接。FIN=1表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，并要求释放连接。
- 窗口字段：占2B。指运许对方发送的数据量，单位是字节。例如，设确认号是701，窗口字段是1000。这表明，从701号算起，发送此报文段的一方还有接收1000B数据（字节序号为701-1700）的缓存空间
- 校验和：占2B。校验首部和数据部分。与UDP一样，在TCP报文段前加12B伪首部（不同的是伪首部第四个字段的协议字段的17改为6）
- 紧急指针字段：占16位。指出在本报文段中紧急数据共有多少字节（将紧急数据放在本报文段数据最前面）
- 选项字段：长度可变。
- 填充字段：为了使整个首部长度是4B整数倍。
TCP连接管理
1.TCP是面向连接的协议，因此每个TCP连接都有三个阶段：连接建立，数据传送和连接释放
在TCP建立连接过程中，要解决以下三个问题：
- 要使每一方都能够确知对方的存在
- 要允许双方协商一些参数
- 能够对运输实体资源进行分配
每条TCP连接有两个端点，TCP连接的端口称为套接字或插口。端口拼接IP地址就构成套接字。每条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点(即两个套接字)确定。
2.TCP连接的建立采用客户/服务器方式。主动发起连接建立的应用进程是客户机，而被动等待连接建立的应用进程是服务器。