傳輸層協議作用
1.分段及封裝應用層送來的數據
2.提供端到端的傳輸服務
3.在發送主機與接收主機之間構建邏輯通信
4.包括兩個協議：
1）TCP
2）UDP
怎樣提供的邏輯通信：
兩臺主機進程間通信條件
本地主機（IP地址定義）
本地進程（端口定義）
遠程主機（IP地址定義）
遠程進程（端口定義）
端口範圍
熟知端口（著名端口）：0-1023，由ICANN指派
註冊端口：1024-49151，IANA不指派也不控制，但須註冊
動態端口（短暫端口）：49152-65535，IANA不指派也不控制，無須註冊
傳輸層的分用和複用
由應用程序產生應用進程，由應用進程產生進程端口號，由端口號提供相應的服務。
運輸層協議與網絡層協議的主要區別
IP協議的作用範圍：提供主機之間的邏輯通信
TCP和UDP 協議的作用範圍：提供進程之間的邏輯通信
TCP 協議
TCP 協議是：
面向連接的：通訊雙方交換數據之前必須建立連接
可靠的：多種確保可靠的機制
字節流服務：8bit（1Byte）爲最小單位構成的字節流
套接字地址
TCP 使用“連接”（而不僅僅是“端口”）作爲最基本的抽象，同時將TCP連接的端點稱爲插口（socket），或套接字、套接口。
插口和端口、IP地址的關係是：
TCP發送接收過程
TCP發送進程以字節流的形式傳遞數據，而接收進程也把數據作爲字節流來接收，類似於假想的管道
UDP發送進程發送的數據報文都是獨立的，因此UDP不是面向流的協議
緩存：數據流向的每一個方向上都有兩種緩存：發送緩存、接收緩存
字節號：
以字節爲單位
字節號的定義範圍爲:0～(2^32-1)
編號機制：隨機
舉例：假如隨機號正好是1057，而要發送6000個字節，那麼字節編號範圍是:1057~7056
序號：
以字節爲基礎，TCP給每一個報文段指派一個序號，每個報文段的序號就是在這個報文段中第一個字節數據的序號
舉例:
比如TCP要傳輸6000個字節的文件。第一個字節的編號是10001。如果數據用5個報文段來發送，前4個報文段各攜帶1000字節的藪據，最後一個報文段攜帶2000字節的數據
報文段1>序號:10001(字節號範圍:10001~11000)
報文段2->序號:11001(字節號範圍:11001~12000)
報文段3->序號:12001(字節號範圍:12001~13000)
報文段4一>序號:13001(字節號範圍:13001~14000)
報文段5->序號:14001(字節號範圍:14001~16000)
在傳輸層向IP層發送數據時要以分組爲單位，而不是按字節流來發送，TCP協議把若干字節構成一個分組,我們可以把這樣的分組稱爲報文段( segment)，這種報文段並不一定都一樣長，可以幾個字節，也可以是幾千個字節
TCP協議報文段格式
源端口與目的端口：各佔2字節。端口是運輸層與應用層的服務接口。運輸層的複用和分用功能都要通過端口才能實現。
序號字段：佔4字節。TCP連接中傳送的數據流中的每一個字節都編上一個序號。序號字段的值則指的是本報文段所發送的數據的第一個字節的序號。
確認號字段：佔4字節，是期望收到對方的下一個報文段的數據的第一個字節的序號。
數據偏移／首部長度：佔4bit，它指出TCP首部共有多少個4字節，首部長度可以在20-60字節之間。因此，這個字段值可以在5（5x4=20）至15（15x4=60）之間，首部長度也叫數據偏移，是因爲首部長度實際上指示了數據區在報文段中的起始偏移值。
保留字段：佔6bit，保留爲今後使用，但目前應置爲0.
緊急比特URG ：當URG = 1時，表明緊急指針字段有效。它告訴系統此報文中有緊急數據，應儘快傳送（相當於高優先級的數據）
確認比特ACK ：只有當ACK = 1時確認號字段纔有效。當ACK = 0時，確認號無效。
推送比特PSH（PuSH）：接收TCP收到推送比特置1的報文段，就儘快地交付給接收應用進程，而不在等到整個緩存都填滿了後再向上交付。
復位比特RST(ReSeT）：當RST = 1時，表明TCP連接中出現嚴重差錯（如由於主機崩潰或其他原因），必須釋放連接，然後再重新新建運輸連接。
同步比特SYN：同步比特SYN置爲1，就表示這是一個連接請求或連接接受報文
終止比特FIN（FINaL）：用來釋放一個連接。當FIN = 1時，表明此報文段的發送段的數據已發送完畢，並要求釋放運輸連接。
端口字段：佔2字節。窗口字段用來控制對方發送的數據量，單位爲字節。TCP連接的一端根據
設置的緩存空間大小確定自己的接收窗口大小，然後通知對方以確定對方的發送窗口的上限。
檢驗和：佔2字節。檢驗和字段檢驗的範圍包括首部和數據這兩部分。在計算檢驗和時，要在TCP報文段的前面加上12字節的僞首部。
緊急指針字段：佔16bit，緊急指針指出在本報文段中的緊急數據的最後一個字節的序號。
選項字段：長度可變。TCP只規定了一種選項，即最大報文段長度MSS（Maximum Segment Size）。MSS 告訴對方TCP：“我的緩存接收的報文段的數據字段的最大長度是MSS個字節。”
MSS是TCP報文段中的數據字段的最大長度。數據字段加上TCP首部纔等於整個的TCP報文段。
MSS：Maximum Segment Unit : 最大報文段長度
MTU：Maximum Transmisson Unit:最大傳輸單元
MSS = MTU - 20Byte（IP首部） - 20Byte（TCP首部）
填充字段：這是爲了使整個首部長度是4字節的整數倍。
以下內容轉載了https://blog.csdn.net/qq_38950316/article/details/81087809 的文章
三次握手建立TCP連接
第一次握手：建立連接時，客戶端發送SYN包（seq=x）到服務器，並進入SYN_SENT狀態，等待服務器確認；SYN：同步序列編號（Synchronize Sequence Numbers）。（seq爲序號）
第二次握手：服務器收到SYN包，必須確認客戶的SYN（ack=x+1），同時自己也發送一個SYN包（seq=y），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態；
第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=y+1），此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態，完成三次握手。
TCP四次揮手過程
第一次揮手：客戶端進程發出連接釋放報文，並且停止發送數據。釋放數據報文首部，FIN=1，其序列號爲seq=u（等於前面已經傳送過來的數據的最後一個字節的序號加1），此時，客戶端進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態。 TCP規定，FIN報文段即使不攜帶數據，也要消耗一個序號。
第二次揮手：服務器收到連接釋放報文，發出確報文，ACK=1，ack=u+1，並且帶上自己的序列號seq=v，此時，服務端就進入了CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP服務器通知高層的應用進程，客戶端向服務器的方向就釋放了，這時候處於半關閉狀態，即客戶端已經沒有數據要發送了，但是服務器若發送數據，客戶端依然要接受。這個狀態還要持續一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。
客戶端收到服務器的確認請求後，此時，客戶端就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態，等待服務器發送連接釋放報文（在這之前還需要接受服務器發送的最後的數據）。
第三次揮手：服務器將最後的數據發送完畢後，就向客戶端發送連接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，由於在半關閉狀態，服務器很可能又發送了一些數據，假定此時的序列號爲seq=w，此時，服務器就進入了LAST-ACK（最後確認）狀態，等待客戶端的確認。
第四次揮手：客戶端收到服務器的連接釋放報文後，必須發出確認，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態。注意此時TCP連接還沒有釋放，必須經過2∗∗MSL（最長報文段壽命）的時間後，當客戶端撤銷相應的TCB後，才進入CLOSED狀態。
服務器只要收到了客戶端發出的確認，立即進入CLOSED狀態。同樣，撤銷TCB後，就結束了這次的TCP連接。可以看到，服務器結束TCP連接的時間要比客戶端早一些。
TCP 確認機制
TCP窗口機制
常見面試題
【問題1】爲什麼連接的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手？
答：因爲當Server端收到Client端的SYN連接請求報文後，可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能並不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，“你發的FIN報文我收到了”。只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，因此不能一起發送。故需要四步握手。
【問題2】爲什麼TIME_WAIT狀態需要經過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態？
答：雖然按道理，四個報文都發送完畢，我們可以直接進入CLOSE狀態了，但是我們必須假象網絡是不可靠的，有可以最後一個ACK丟失。所以TIME_WAIT狀態就是用來重發可能丟失的ACK報文。在Client發送出最後的ACK回覆，但該ACK可能丟失。Server如果沒有收到ACK，將不斷重複發送FIN片段。所以Client不能立即關閉，它必須確認Server接收到了該ACK。Client會在發送出ACK之後進入到TIME_WAIT狀態。Client會設置一個計時器，等待2MSL的時間。如果在該時間內再次收到FIN，那麼Client會重發ACK並再次等待2MSL。所謂的2MSL是兩倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一個片段在網絡中最大的存活時間，2MSL就是一個發送和一個回覆所需的最大時間。如果直到2MSL，Client都沒有再次收到FIN，那麼Client推斷ACK已經被成功接收，則結束TCP連接。
【問題3】爲什麼不能用兩次握手進行連接？
答：3次握手完成兩個重要的功能，既要雙方做好發送數據的準備工作(雙方都知道彼此已準備好)，也要允許雙方就初始序列號進行協商，這個序列號在握手過程中被髮送和確認。
現在把三次握手改成僅需要兩次握手，死鎖是可能發生的。作爲例子，考慮計算機S和C之間的通信，假定C給S發送一個連接請求分組，S收到了這個分組，併發 送了確認應答分組。按照兩次握手的協定，S認爲連接已經成功地建立了，可以開始發送數據分組。可是，C在S的應答分組在傳輸中被丟失的情況下，將不知道S 是否已準備好，不知道S建立什麼樣的序列號，C甚至懷疑S是否收到自己的連接請求分組。在這種情況下，C認爲連接還未建立成功，將忽略S發來的任何數據分 組，只等待連接確認應答分組。而S在發出的分組超時後，重複發送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。
【問題4】如果已經建立了連接，但是客戶端突然出現故障了怎麼辦？
TCP還設有一個保活計時器，顯然，客戶端如果出現故障，服務器不能一直等下去，白白浪費資源。服務器每收到一次客戶端的請求後都會重新復位這個計時器，時間通常是設置爲2小時，若兩小時還沒有收到客戶端的任何數據，服務器就會發送一個探測報文段，以後每隔75分鐘發送一次。若一連發送10個探測報文仍然沒反應，服務器就認爲客戶端出了故障，接着就關閉連接。