計算機網絡運輸層重要概念

• 運輸層提供應用層進程間的邏輯通信，也就是說，運輸層之間的通信並不是真正在兩個運輸層之間直接傳輸數據。運輸層應用層屏蔽了下面網絡的細節（如網絡拓撲、所採用的路由選擇協議等），它使應用層看見的好像是在兩個運輸層之間有一條端到端的邏輯通信信道。

• 網絡層爲主機之間提供邏輯通信，而運輸層爲應用層進程之間提供端到端的邏輯通信。

• 運輸層有兩個主要的協議：TCP和UDP。它們都有複用和分用，以及檢錯的功能。當運輸層採用面向連接的TCP協議時，儘管下面的網絡是不可靠的（只提供盡最大努力服務），但這種邏輯通信信道就相當於一條全雙工通信的可靠信道。當運輸層採用無連接的UDP協議時，這種邏輯信道仍然是一條不不可靠信道。

• 運輸層用一個16位端口號來標誌一個端口。端口號只具有本地意義，它只是爲了標誌本計算機應用層中的各個進程在和運輸層交互時的層間接口。因爲因特網的不同計算機中，相同的端口號是沒有關聯的。

• 兩臺計算機中的進程要互相通信，不僅要知道對方的IP地址，而且還要知道對方的端口號。

• 運輸層的端口號爲服務器使用的端口號（0~1023 指派給熟知端口，1024~49151 是登記端口）和客戶暫時使用的端口號（49152~65535）。

• UDP的主要特點是：無連接；盡最大努力交付；面向報文；無擁塞控制；支持一對一、一對多、多對多和多對一的交互通信；首部開銷小。

• TCP的主要特點是：面向連接；通過可靠交付；面向字節流；只能是一對一的交互；提供全雙工通信。

• TCP用主機的IP加上主機上的端口號作爲TCP連接的端點。這樣的端點就叫做套接字（socket）或插口。套接字用（IP地址：端口號）表示。

• 停止等待協議能夠在不可靠的傳輸網絡上實現可靠通信。沒發送完一個分組就停止發送，等待對方的確認。在收到確認後再發送下一個分組。分組需要編號。

• 超時重傳是指只要超過了一段時間仍然沒有收到確認，就重傳前面發送過的分組（認爲剛纔發送的分組丟失了）。因此每發送完一個分組就需要設置一個超時計時器，其重傳時間應比數據在分組的平均往返時間RTT更長一些。這種自動重傳方式常稱爲自動重傳請求ARQ（Automatic Repeat reQuest）。

• 在停止等待協議中，若接收方收到重複分組，就丟棄該分組，但同時還要發送確認。

• 連續ARQ協議可提高信道利用率。發送方維持一個發送窗口，凡位於發送窗口內的分組都可以連續發送出去，而不需要等待對方的確認。接收方一般採用累積確認，對按序到達的最後一個分組發送確認，表明到這個分組爲止的所有分組都已正確收到了。

• TCP首部中的確認號是期望收到對方下一個報文的第一個數據字節的序號。若確認號爲N，則表明：到序號N-1爲止的所有數據都已經正確收到。

• TCP首部中的窗口字段指出了現在允許對方發送的數據量。窗口值是經常動態變化着的。

• TCP使用滑動窗口機制。發送窗口裏面的序號表示允許發送的序號。發送窗口後沿的後面部分表示已發送且已收到了確認，而發送窗口前沿的前面部分是不允許發送的。發送窗口的後沿的變化情況用兩種可能，即不動（沒有收到新的確認）和遷移（收到了新的確認）。發送窗口前沿通常是不斷向前移動的。

• 流量控制就是讓發送方的發送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。

• 在某段時間，若對網絡中某一資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網絡的性能就會變壞。這種情況叫做擁塞。擁塞控制就是防止過多的數據注入到網絡中，這樣可以使網絡中的路由或鏈路不致過載。

• 流量控制是一個端到端的問題。擁塞控制是一個全局性的過程，涉及到所有的主機、所以的路由器，以及與降低網絡傳輸性能有關的所有因素。

• 爲了進行擁塞控制，TCP的發送方要維持一個擁塞窗口cwnd的狀態變量。擁塞窗口的大小取決於網絡的擁塞程度，並且動態地在變化。發送方讓自己的發送窗口取爲擁塞窗口和接收方的接收窗口中較小的一個。

• TCP擁塞控制採取了四種算法：滿開始、擁塞避免、快重傳和快恢復。在網絡層，也可以使用路由器採用適當的分組丟棄策略（如隨機早期檢測RED），以減少網絡擁塞的發生。

• 運輸連接有三個階段：連接建立、數據傳輸和連接釋放。

• 主動發起TCP連接建立的應用進程叫做客戶，而被動等待連接建立的應用進程叫做服務器。TCP的連接建立採用次握手機制。服務器要確認客戶的連接請求，然後客戶要對服務器的確認請求進行確認。

• TCP的連接釋放採用四次揮手機制。任何一個都可以在數據傳送結束後發出連接釋放的通知，待對方確認後進入半關閉狀態。當另一方也沒有數據再發送時，則發送連接釋放的通知，對方確認後就完全關閉了TCP連接。