目錄
TCP（Transmission Control Protocol ， 傳輸控制協議）協議
UDP（User Data Protocol，用戶數據報協議）協議
TCP如何實現可靠性傳輸TCP協議如何實現流量控制TCP協議如何避免網絡擁塞
傳輸層兩個協議
TCP（Transmission Control Protocol ， 傳輸控制協議）協議
需要將傳輸文件分段，傳輸建立會話，流量控制，是可靠傳輸
TCP概述：
1.TCP是面向連接的傳輸層協議
2.每一條TCP連接只能有兩個端點，每一條TCP連接只能是點對點
3.TCP提供可靠交付的服務
4.TCP提供全雙工通信
5.面向字節流
UDP（User Data Protocol，用戶數據報協議）協議
一個數據包就能完成數據通信，不需要分段不需要建立對話不需要流量控制，是不可靠控制
UDP特點：
1.無連接：發送數據前不用建立連接
2.使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時也不適用擁塞控制
3.面向報文，UDP沒有擁塞控制，適合多媒體通信
4.支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信
5.首部開銷小，只有8字節
UDP首部
TCP報文段的格式
序號：數據段的第一個字節在整段中的位置是多少
確認號：給對方提示發第幾個字節，也就是下圖中203的接下來的數據
標誌位：
URG = 1時，會無視在TCP緩存中的位置，優先傳輸過去
ACK = 1時，確認號才起作用
SYN = 1時，說明這個包是一個請求建立連接的包
PSH = 1時，在傳輸完成後放在目的地的TCP緩存中的最前排
RST = 1時，代表異常中斷，會結束後面的通信
FIN = 1時，代表通信完成，需要釋放，一般出現在末尾的包
窗口大小：指發送端的tcp緩存大小要和接收端的tcp緩存大小對應
緊急指針：只有當標誌URG = 1時才起作用，緊急指針爲50時，說明TCP數據部分的1~50個字節爲緊急數據
主機和網頁的交互過程
TCP如何實現可靠性傳輸TCP協議如何實現流量控制TCP協議如何避免網絡擁塞
可靠性傳輸工作原理——停止等待協議
確認丟失和確認遲到都會重傳
總結：只要沒收到確認，就重傳
可靠通信的實現
使用上述的確認和重傳機制，就可以在不可靠傳輸網絡上實現可靠的通信，這種可靠傳輸協議通常被稱爲自動重傳請求ARQ(Automatic Repeat reQuest),ARQ表明重傳請求是自動進行的
停止等待的優點是簡單，但是缺點是信道利用率太低
解決方法有：連續ARQ（流水線傳輸）和累計確認
連續ARQ的機制是
1》先發送5個包（爲什麼是5個包，是因爲發送窗口是5），然後等待第一個的確認
2》第一個得到確認後從TCP緩存中去掉，接着發送第六個包，等待第二個確認，以此類推
累計確認
累計確認是累積到一定數量的包後一次性確認，當收到的包不是規定順序的時候，就只確認正確序列的最後一個，錯誤包以及以後的都得不到確認。
還有一種方法是滑動窗口技術，類似於上面兩種方法的結合體
TCP協議如何實現流量控制
A窗口向B窗口發送數據
B窗口的緩存大小是10，發給A窗口的包爲ack=0，rwnd=10，建立連接，然後A窗口開始發送數據，當接收到一定數據後，例如收到了前四個數據，B窗口再次發送 ack = 5，rwnd = 8，此時接收A從第五個數據開始的幾個數據，此時B窗口的TCP緩存中已經有相當一部分數據了，可以讓程序讀出這些數據，這時B向A發送的包爲 ack = 14 ，rwnd = 0，rwnd表示發送窗口爲 0 ，停止A發送數據，然後B在這個階段讀取緩存中的數據，這樣就達到了流量控制的效果
TCP協議如何避免網絡擁塞
出現擁塞的條件：對資源需求的總和 > 可用資源
擁塞控制是一個全局性的過程，涉及到所有主機和路由器
慢開始和避免擁塞
發送方維持擁塞窗口 cwnd(congestion window)
發送方控制擁塞窗口的原則是：
- 只要網絡沒有出現擁塞，擁塞窗口就再增大一些，以便把更多的分組發送出去
- 只要網絡中出現擁塞，擁塞窗口就減小一些，以減小注入到網絡中的分組數
慢開始算法
慢開始算法是加倍cwnd
慢開始門限ssthresh的用法如下:
- 當cwnd < ssthresh，使用慢開始算法
- 當cwnd > ssthresh，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法
- 當cwnd = ssthresh，既可以使用慢開始算法也可以使用擁塞避免算法
擁塞避免算法的思路是讓cwnd緩慢增大，即每經過一個往返時間RTT就把擁塞窗口cwnd+1，而不是加倍
ps：無論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要發送方判斷網絡出現擁塞，就要把慢開始門限ssthresh設置爲出現擁塞時的cwnd的一半，但不能小於2，然後把cwnd設置爲1，執行慢開始算法。
慢開始和擁塞避免算法實例
快恢復是什麼
快恢復是發生在傳輸過程中丟包進行快速重傳之後的，如果只是單個的意外丟包，這時候沒必要進行慢開始和擁塞避免，這樣會浪費資源和時間，快重傳之後，門限變爲傳送窗口大小，窗口大小變爲一半，直接進行擁塞避免，當出現大面積時才執行上面介紹的步驟，門限變爲窗口一半，窗口變爲1.
TCP三次握手建立連接
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第一次握手(SYN=1, seq=x)，發送完畢後，客戶端進入 SYN_SEND 狀態
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第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1)， 發送完畢後，服務器端進入 SYN_RCVD 狀態。
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第三次握手(ACK=1，ACKnum=y+1)，發送完畢後，客戶端進入 ESTABLISHED 狀態，當服務器端接收到這個包時，也進入 ESTABLISHED 狀態，TCP 握手，即可以開始數據傳輸。
TCP四次揮手斷開連接
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第一次揮手(FIN=1，seq=a)，發送完畢後，客戶端進入 FIN_WAIT_1 狀態
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第二次揮手(ACK=1，ACKnum=a+1)，發送完畢後，服務器端進入 CLOSE_WAIT 狀態，客戶端接收到這個確認包之後，進入 FIN_WAIT_2 狀態
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第三次揮手(FIN=1，seq=b)，發送完畢後，服務器端進入 LAST_ACK 狀態，等待來自客戶端的最後一個ACK。
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第四次揮手(ACK=1，ACKnum=b+1)，客戶端接收到來自服務器端的關閉請求，發送一個確認包，並進入 TIME_WAIT狀態，等待了某個固定時間（兩個最大段生命週期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之後，沒有收到服務器端的 ACK ，認爲服務器端已經正常關閉連接，於是自己也關閉連接，進入 CLOSED 狀態。服務器端接收到這個確認包之後，關閉連接，進入 CLOSED 狀態。