计网笔记 05 传输层

第5章 传输层

一、传输层概述

1. 传输层作用

• 为应用进程提供端到端通信
• 实现复用与分用
• 实现差错控制、流量控制

2. 两大协议

协议	特点
UDP	无连接、不可靠、快
TCP	面向连接、可靠

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二、端口号与套接字

1. 端口号

• 16位
• 用于标识应用进程

2. 端口分类

类型	范围
熟知端口	0~1023
登记端口	1024~49151
客户端临时端口	49152~65535

3. 常见协议端口

协议	端口	传输层协议
HTTP	80	TCP
HTTPS	443	TCP
FTP	20/21	TCP
SMTP	25	TCP
DNS	53	UDP
TFTP	69	UDP
RIP	520	UDP
TELNET	23	TCP

4. 套接字 Socket

• Socket = （IP地址，端口号）

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三、复用与分用

1. 复用

• 多个应用共享传输层

2. 分用

• 根据端口号交给对应进程

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四、UDP协议

1. UDP特点

• 无连接
• 不可靠
• 面向报文
• 无流量控制
• 无拥塞控制
• 速度快

2. UDP适用场景

• DNS
• 直播
• 语音
• 视频
• 游戏

3. UDP首部

字段	作用
源端口	发送端端口
目的端口	接收端端口
长度	UDP长度
校验和	差错检测

• UDP首部长度：
  • 8字节

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五、UDP校验和

1. 检验方法

• 16位反码求和

2. 校验范围

• UDP首部
• 数据
• 伪首部

3. 伪首部作用

• 仅用于校验
• 不参与传输

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六、TCP协议

1. TCP

• 面向连接
• 可靠传输
• 全双工
• 面向字节流
• 有流量控制
• 有拥塞控制

2. TCP如何实现可靠传输

• 确认ACK
• 序号Seq
• 超时重传
• 滑动窗口

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七、TCP报文段结构

1. 重要字段

字段	作用
Seq	序号
Ack	确认号
SYN	建立连接
ACK	确认
FIN	释放连接
Window	窗口大小
Checksum	校验和

2. TCP首部长度

• 最小：
  • 20字节

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八、TCP连接管理

1. 三次握手

过程：

1. 客户端发送 SYN
2. 服务器回复 SYN + ACK
3. 客户端回复 ACK

2. 为什么三次？

• 防止失效连接请求
• 确认双方收发能力正常

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九、TCP释放连接

四次挥手

1. FIN
2. ACK
3. FIN
4. ACK

TIME_WAIT（高频）

• 等待2MSL

作用

• 保证最后ACK到达
• 防止旧连接报文影响新连接

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十、TCP流量控制

1. 目的

• 防止接收方来不及接收

2. 方法

• 滑动窗口机制

3. 接收窗口

• RcvWindow

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十一、TCP拥塞控制

1. 拥塞原因

• 网络负载过大

2. 四种算法

算法	作用
慢开始	指数增长
拥塞避免	线性增长
快重传	快速发现丢包
快恢复	恢复发送

3. 核心规则

• CongWin < Threshold：
  • 慢开始（指数增长）
• CongWin ≥ Threshold：
  • 拥塞避免（线性增长）
• 超时：
  • Threshold = CongWin / 2
  • CongWin = 1 MSS

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十二、TCP vs UDP

对比	TCP	UDP
连接	面向连接	无连接
可靠性	可靠	不可靠
速度	较慢	快
流量控制	有	无
拥塞控制	有	无
首部大小	20字节起	8字节
应用	HTTP/FTP	DNS/直播

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十三、考试高频题

• UDP首部长度：
  • 8字节
• TCP首部最小长度：
  • 20字节
• TCP最大数据部分：
  • 65535 - 20 - 20
• 三次握手顺序
• 四次挥手顺序
• 拥塞窗口变化图
• ACK确认号计算
• Seq序号计算
• TCP/UDP应用场景判断