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1.概述

只有主机才有的层次；为应用层提供通信服务；使用网络层的服务。

传输层功能

传输层提供进程和进程之间的逻辑通信; 与网络层的区别是，网络层提供的是主机之间的逻辑通信。
复用和分用
传输层对收到的报文进行差错检测
提供两种不同的传输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。

面向连接的传输控制协议TCP：传送数据之前必须建立连接，数据传送结束后要释放连接。不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的面向连接的传输服务，因此不可避免增加了许多开销：确认、流量控制、计时器及连接管理等。特点：可靠、面向连接、时延大、适用于大文件，头部10B

无连接的用户数据协议UDP：传送数据之前不需要建立连接，收到UDP报文后也不需要给出任何确认。特点：不可靠、无连接、时延小、适用于小文件，头部8B

2.端口号

端口能够让应用层的各种应用进程将其数据通过端口向下交付给传输层，以及让传输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。

端口号只有本地意义，在因特网中不同计算机的相同端口是没有联系的。

端口号长度为16bit，能表示65536个不同的端口号。

端口号的分类

服务端使用的端口号
- 熟知端口号：给TCP/IP最重要的一些应用程序，让所有用户都知道。0~1023
- 登记端口号：为没有熟知端口号的应用程序使用的。1024~49151
客户端使用的端口号：尽在客户进程运行时才动态选择。49152~65536

3.TCP协议

TCP协议特点

TCP是面向连接（虚连接）的传输层协议。
每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的
TCP提供可靠交付的服务，无差错、不丢失、不重复、按序到达。可靠有序，不丢不重。
TCP提供全双工通信
- 发送缓存：准备发送的数据 & 已发送但尚未收到确认的数据
- 接收缓存：按序到达但尚未被接受应用程序读取的数据 & 不按序到达的数据
TCP面向字节流
- TCP把应用程序交下来的数据堪称仅仅是一连串的无结构的字节流。
- 流：流入到进程或从进程流出的字节序列

TCP报文段首部格式

TCP传送的数据单元称为报文段。其首部的前20B是固定的。

序号：占4B。在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号，本字段表示本报文段所发送数据的第一个字节的序号。
确认号：占4B, 期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。若确认号为N，则证明到序号N-1为止的所有数据都己正确收到。
数据偏移（首部长度）：TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远，以4B位单位，即1个数值是4B。

TCP连接传输三个阶段

连接建立 → 数据传送 → 连接释放

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叫做客户，而被动等待连接建立的应用进程叫服务器。

TCP的连接建立（三次握手）

seq为序号字段，标明本次报文段数据部分的第一个字节的序号
ack是确认号字段，告诉对方我接下来应该接收的数据是从字节序号ack开始的数据
ACK是确认位,0时确认号字段ack无效，1时确认号字段ack有效
SYN是同步位

ROUND1：客户端发送连接请求报文段，无应用层数据。SYN=1，seq=x(随机)

ROUND2：服务器端为该TCP连接分配缓存和变量，并向客户端返回确认报文段，允许连接，无应用层数据。SYN=1，ACK=1，seq=y(随机)，ack=x+l

ROUND3：客户端为该TCP连接分配缓存和变量，并向服务器端返回确认的确认，可以携带数据。SYN=0，ACK=1，seq=x+1，ack=y+l

TCP的连接释放（四次挥手）

参与一条TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接，连接结束后，主机中“资源”（缓存和变量）将被释放。

ROUND1：客户端发送连接释放报文段，停止发送数据，主动关闭TCP连接。FIN=1，seq=u

ROUND2：服务器端回送一个确认报文段，客户到服务器这个方向的连接就释放了一一半关闭状态。ACK=1，seq=v，ack=u+1

ROUND3：服务器端发完数据，就发出连接释放报文段，主动关闭TCP连接。FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1

ROUND4：客户端回送一个确认报文段，再等到时间等待计时器设置的2MSL（最长报文段寿命）后，连接彻底关闭。ACK=1，seq=u+1，ack=w+1

4.可靠传输

可靠：保证接收方从缓存区读出的字节流与发送方发出的字节流是完全一样的。

TCP实现可靠传输的机制：校验、序号、确认、重传

校验：与UDP校验一样，增加伪首部
序号：一个字节占一个序号。序号字段指的是一个报文段第一个字节的序号
确认
重传：确认重传不分家，TCP的发送方在规定的时间内没有收到确认就要重传已发送的报文段。超时重传。

TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs（加权平均往返时间）

6.流量控制

流量控制：让发送方慢点，要让接收方来得及接收。

TCP利用滑动窗口机制实现流量控制。

在通信过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小，即接受窗口rwnd（接收方设置确认报文段的窗口字段来将rwnd通知给发送方），发送方的发送窗口取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值。

7.拥塞控制

所谓拥塞控制，是指防止过多的数据注入网络，保证网络中的路由器或链路不致过载。

出现拥塞的条件：对资源需求的总和 > 可用资源

网络中有许多资源同时呈现供应不足 → 网络性能变坏 → 网络吞吐量将随输入负荷增大而下降

拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中。全局性。

拥塞控制的四种算法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复

慢开始和拥塞避免

这里开始时以指数形式增长，ssthresh的意思是慢开始门限，代表从这个地方注入的报文段就比较多了，需要开始慢速增加了。
之后一段都是线性增长，每次增加1，直至达到网络拥塞状态，瞬间将cwnd设置为1，
同时调整原来的ssthresh的值到之前达到网络拥塞状态的1/2,（这里是24降到12）
重复以上步骤，但是注意此时ssthresh变了之后线性增长的转折点也变了

快重传和快恢复

这里和上面的慢开始和拥塞避免的一开始步骤差不多，都是先指数增长再转变为线性增长。
不同的点是快重传和快恢复算法是在收到连续的ack确认之后执行，这里的ack就是冗余ack，冗余ack的特点是如果多次对某一段请求的数据没有被收到，达到一定数目之后就会立即执行重传。
但是此时只是降到现在cwnd的一半，再重新线性增长。而不是像慢开始和拥塞避免的从头开始