第三章：傳輸層

一、傳輸層的基本服務(wù)

（一）傳輸層功能

傳輸層的核心任務(wù)是為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信服務(wù)。

傳輸層主要實(shí)現(xiàn)功能：對(duì)應(yīng)用層報(bào)文進(jìn)行分段和重組；面向應(yīng)用成實(shí)現(xiàn)復(fù)用與分解；對(duì)報(bào)文進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)；實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的端到端可靠數(shù)據(jù)傳輸控制；實(shí)現(xiàn)端到端的流量控制；擁塞控制；傳輸層尋址。

傳輸層端口號(hào)為16位整數(shù)，可以編號(hào)65536個(gè)。

FTP：21端口，HTTP：80端口，SMTP：25端口，DNS：53端口，POP3：110端口

（二）無(wú)連接服務(wù)與面向連接服務(wù)

傳輸層提供的服務(wù)可以分為無(wú)連接服務(wù)和面向連接服務(wù)兩大類。

面向連接服務(wù)TCP：發(fā)送方和接收方在進(jìn)行信息傳輸時(shí)，需要先建立傳輸鏈路，然后才能進(jìn)行信息傳輸，信息傳輸完畢后再拆除該傳輸鏈路。

無(wú)連接服務(wù)UDP：無(wú)需與對(duì)端進(jìn)行任何信息交換，直接構(gòu)造傳輸層報(bào)文段并向接收端發(fā)送。

二、傳輸層的復(fù)用和傳輸

多路復(fù)用與多路分解：支持眾多應(yīng)用進(jìn)程共用同一個(gè)傳輸層協(xié)議，并能夠?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確交付給不同的應(yīng)用進(jìn)程

（一）無(wú)連接的多路復(fù)用與多路分解

Internet傳輸層提供無(wú)連接服務(wù)的傳輸層協(xié)議是UDP。UDP利用一個(gè)二元組〈目的lP地址，目的端口號(hào)〉唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)UDP套接字，從而可以實(shí)現(xiàn)精確分解。例子：視頻直播用UDP

為UDP套接字分配端口號(hào)有兩種方法：

①創(chuàng)建一個(gè)UDP套接字時(shí)，傳輸層自動(dòng)地為該套接字分配一個(gè)端口號(hào)，該端口號(hào)當(dāng)前未被該主機(jī)中任何其他UDP套接字使用；

②在創(chuàng)建一個(gè)UDP套接字后，通過調(diào)用bind()函數(shù)為該套接字綁定一個(gè)特定的端口號(hào)。

（二）面向連接的多路復(fù)用與多路分解

（1）Internet傳輸層提供面向連接服務(wù)的是TCP。TCP利用**一個(gè)四元組<源IP地址、源端口號(hào)、目的lP地址、目的端口號(hào)〉**唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)TCP套接字，即標(biāo)識(shí)一條TCP連接，從而實(shí)現(xiàn)精確分解。

（2）四元組中的源端口號(hào)和目的端口號(hào)是TCP報(bào)文段首部字段，而源地址和目的地址則是封裝TCP報(bào)文段的lP數(shù)據(jù)段的首部字段。

三、停 - 等協(xié)議與滑動(dòng)窗口協(xié)議

（一）不可靠信道可能出現(xiàn)問題

（1）比特出錯(cuò)。

（2）亂序。

（3）數(shù)據(jù)丟失。

（二）可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹?/p>

實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇胧┲饕ㄒ韵聨追N：

（1）差錯(cuò)檢測(cè)：利用差錯(cuò)編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包傳輸過程中的比特差錯(cuò)檢測(cè)。

（2）確認(rèn)：接收方向發(fā)送方反饋數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。

（3）重傳：發(fā)送方重新發(fā)送接收方?jīng)]有正確接收的數(shù)據(jù)。

（4）序號(hào)：對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編號(hào)，確保數(shù)據(jù)按序提交。

（5）計(jì)時(shí)器：解決數(shù)據(jù)丟失問題，若在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)送方未收到接受方的反饋，則重新發(fā)送數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦碚搮f(xié)議有停 - 等協(xié)議和滑動(dòng)窗口協(xié)議等。

停 - 等協(xié)議只需使用1bit編號(hào)分組，每次發(fā)送一個(gè)分組，等收到確認(rèn)后才能發(fā)送新的分組。

滑動(dòng)窗口協(xié)議可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)未被確認(rèn)的分組。

（三）停-等協(xié)議

當(dāng)發(fā)送方向接收方發(fā)送一個(gè)報(bào)文段后，就停下來等待接收方的確認(rèn)。（發(fā)送數(shù)據(jù)，等待確認(rèn)）

若收到接收方的報(bào)文段已正確接收的確認(rèn)信息ACK，則繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)報(bào)文段；若收到接收方的報(bào)文段錯(cuò)誤接收的否定信息NAK，則重新發(fā)送該報(bào)文段。（否認(rèn)確定）

若在一定時(shí)間內(nèi)（計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束）沒有收到ACK或NAK，則重新發(fā)送該報(bào)文段。（重傳數(shù)據(jù)）

這種重傳機(jī)制的可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議稱為自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）協(xié)議，最簡(jiǎn)單的ARQ協(xié)議就是停一等協(xié)議。

（四）滑動(dòng)窗口協(xié)議

最典型的流水線可靠傳輸協(xié)議是滑動(dòng)窗口協(xié)議。

滑動(dòng)窗口協(xié)議的發(fā)送方和接收方各維護(hù)一個(gè)窗口，分別稱為發(fā)送窗口Ws和接收窗口Wr。發(fā)送窗口的大小表示了發(fā)送方可以一次性發(fā)送的未被確認(rèn)分組的最大數(shù)量，接收窗口的大小則表示了接收窗口可以接收并緩存的正確達(dá)到的分組的最大數(shù)量。

若發(fā)送窗口收到接收窗口關(guān)于基序號(hào)“5”的確認(rèn)接收ACK，則發(fā)送窗口向右滑動(dòng)一位。（基序號(hào)是發(fā)送窗口中第一個(gè)等待確認(rèn)信號(hào)ACK的分組。基序號(hào)左邊是已發(fā)送并已收到接收方確認(rèn)接收ACK的分組；在發(fā)送窗口內(nèi)，基序號(hào)右邊是已發(fā)送未被確認(rèn)的分組，而在發(fā)送窗口外的右邊是等待發(fā)送的分組）

兩種最具代表性的滑動(dòng)窗口協(xié)議是：回退N步（GBN）協(xié)議和選擇重傳（SR）協(xié)議。

（五）GBN協(xié)議（Go-Back-N）

發(fā)送窗口Ws>=1，接收窗口Wr=1

要求：

發(fā)送端緩存能力高，可以在沒有得到確認(rèn)前發(fā)送多個(gè)分組。

接收端緩存能力很低，只能接收一個(gè)按序到達(dá)的分組，不能緩存未按序到達(dá)的分組。

應(yīng)用：

（1）GBN發(fā)送方必須響應(yīng)的三種事件類型

①上層調(diào)用。在發(fā)送數(shù)據(jù)前先檢查發(fā)送窗口是否已滿，若未滿則用“下一個(gè)可用序號(hào)”對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)，送入發(fā)送窗口中等待發(fā)送；若窗口已滿在，發(fā)送方則暫不響應(yīng)上層調(diào)用，拒絕發(fā)送新數(shù)據(jù)。

②收到1個(gè)ACKn。GBN采用累積確認(rèn)方式，即發(fā)送方收到ACKn時(shí)，表明接收方正確收序號(hào)n以及序號(hào)小于n的所有分組。

③計(jì)時(shí)器超時(shí)。發(fā)送方只使用一個(gè)計(jì)時(shí)器。

（2）GBN協(xié)議接收方

①當(dāng)正確接收到序號(hào)為n的分組時(shí)，向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)ACKn，并將該分組提交給上層，這時(shí)接收窗口滑動(dòng)到序號(hào)n+1位置，準(zhǔn)備接收序號(hào)為n+1的分組；（分組的序號(hào)在傳輸過程中可能會(huì)出錯(cuò)，比如丟失或亂序）

②若這時(shí)接收的分組序號(hào)不是n或分組差錯(cuò)等，接收方丟棄該分組并向發(fā)送方發(fā)送ACK即為ACKn-1。

（六）SR協(xié)議（Selective Repeat）

發(fā)送窗口Ws>1，接收窗口Wr=1

要求：

發(fā)送端緩存能力高

接收端端緩存能力高

在GBN協(xié)議中由于只有一個(gè)定時(shí)器，所以發(fā)送方無(wú)法全部確定接收方已經(jīng)正確接收的分組序號(hào)，故不得不重新發(fā)送接收方已經(jīng)正確接收的分組，而SR協(xié)議就是GBN協(xié)議的優(yōu)化改進(jìn)版。

（1）SR發(fā)送方響應(yīng)事件：

①上層調(diào)用。

②計(jì)時(shí)器超時(shí)。發(fā)送方對(duì)每個(gè)分組進(jìn)行計(jì)時(shí)。

③收到ACKn。SR協(xié)議采取逐個(gè)確認(rèn)方式。

（2）SR協(xié)議接收方主要操作分為3種情況

①正確接收到序號(hào)在接收窗口范圍內(nèi)的分組PKTn。

②正確接收到序號(hào)在接收窗口左側(cè)的分組PKTn。

③其他情況，接收方可以直接丟棄分組，不做任何響應(yīng)。

提示：滑動(dòng)窗口協(xié)議的窗口大小與序號(hào)空間需要滿足一個(gè)約束條件：發(fā)送窗口大小與接收窗口大小之和不大于分組序號(hào)空間大小。

（七）信道利用率的計(jì)算

對(duì)于停-等協(xié)議，可以看做特殊的滑動(dòng)窗口協(xié)議，即Ws=Wr=1于是有k≥1。這個(gè)結(jié)論也說明了停-等協(xié)議分組序號(hào)只需使用1位編號(hào)就足夠的原因。

事實(shí)上，停-等協(xié)議、GBN協(xié)議或是SR協(xié)議，其信道利用率都可以統(tǒng)一表示為滑動(dòng)窗口協(xié)議的信道利用率：

四、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）

（一）UDP定義

UDP是Internet傳輸層協(xié)議，提供無(wú)連接、不可靠、數(shù)據(jù)報(bào)盡力傳輸服務(wù)。UDP提供一種不可靠數(shù)據(jù)傳輸，不保證將報(bào)文送達(dá)目的地，即使送到了也可能是亂序到達(dá)的。

（二）UDP傳輸協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)

雖然UDP提供不可靠傳輸服務(wù)，但通過一定的措施，使用UDP仍可以實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸。UDP的優(yōu)點(diǎn)如下：

應(yīng)用進(jìn)程更容易控制發(fā)送什么數(shù)據(jù)以及何時(shí)發(fā)送，實(shí)時(shí)性高。

無(wú)需建立連接，傳輸數(shù)據(jù)前不必建立連接，節(jié)省時(shí)間。

無(wú)連接狀態(tài)，因不必建立連接，所以不必維護(hù)該連接鏈路，故開銷小。

首部開銷小，相比首部開銷至少有20字節(jié)的TCP報(bào)文段，UDP僅有8字節(jié)。

（三）UDP數(shù)據(jù)報(bào)結(jié)構(gòu)

UDP首部四個(gè)字段：每個(gè)字段由2個(gè)字節(jié)組成，共8個(gè)字節(jié)，也就是32位（0~31）。

源端口號(hào)和目的端口號(hào)：UDP實(shí)現(xiàn)復(fù)用和分解

長(zhǎng)度：知識(shí)UDP報(bào)文段中的字節(jié)數(shù)（首部和數(shù)據(jù)的總和）

校驗(yàn)和：接收方使用來檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)是否出現(xiàn)差錯(cuò)

（四）UDP校驗(yàn)和（提供了差錯(cuò)檢測(cè)功能）

校驗(yàn)和計(jì)算規(guī)則：

（1）所有參與運(yùn)算的內(nèi)容按16位對(duì)齊求和.

（2）求和過程中遇到溢出（即進(jìn)位）都被回卷（即進(jìn)位與和的最低位再相加）。

（3）最后得到的和取反碼，就是UDP的校驗(yàn)和，填入U(xiǎn)DP數(shù)據(jù)報(bào)的校驗(yàn)和字段。

所有參與運(yùn)算的內(nèi)容包括3部分：UDP偽首部、UDP首部、應(yīng)用數(shù)據(jù)。

五、傳輸控制協(xié)議（TCP）

（一）TCP定義

TCP是Internet的一個(gè)重要傳輸層協(xié)議，提供面向連接、可靠、有序、字節(jié)流服務(wù)。

TCP是面向連接的傳輸層協(xié)議，并且提供全雙工通信服務(wù)，即允許通信雙方的應(yīng)用進(jìn)程在任何時(shí)候都能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

（二）TCP報(bào)文段結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：

1.應(yīng)用進(jìn)程先建立連接。

2.每一條TCP鏈接只有兩個(gè)端點(diǎn)。

3.可靠交付：無(wú)差錯(cuò)、不丟失、不重復(fù)、按序到達(dá)。

4.全雙工通信。

5.面向字節(jié)流。

20字節(jié)固定首部（可選+填充）可以是0-40B

源端口號(hào)字段，目的端口號(hào)字段：占16位。復(fù)用和分解上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)

序號(hào)字段、確認(rèn)序號(hào)字段：占32位。

序號(hào)字段：TCP的序號(hào)是對(duì)每個(gè)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行編號(hào)

確認(rèn)序號(hào)字段：期望從對(duì)方接受數(shù)據(jù)的字節(jié)序號(hào)，即該序號(hào)對(duì)應(yīng)的字節(jié)尚未收到

首部長(zhǎng)度字段：占4位。指出TCP段的首部長(zhǎng)度，以4字節(jié)為計(jì)算單位

保留字段：占6位。保留為今后使用，目前值為0

URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN各占1位。為標(biāo)志位字段；各占1位，取值為0或1

接收窗口字段：占16位。向?qū)Ψ酵ǜ嫖曳浇邮沾翱诘拇笮?。?shí)現(xiàn)TCP的流量控制。

校驗(yàn)和字段：占16位。計(jì)算方法和UDP相同。

緊急指針字段：占16位。URG=1時(shí)，才有效。指出在本TCP報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少字節(jié)。

選項(xiàng)字段長(zhǎng)度可變，最短0字節(jié)，最長(zhǎng)40字節(jié)。

要點(diǎn)：

序號(hào)字段：TCP的序號(hào)是對(duì)每個(gè)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行編號(hào)。

確認(rèn)序號(hào)字段：期望從對(duì)方接受數(shù)據(jù)的字節(jié)序號(hào)，即該序號(hào)對(duì)應(yīng)的字節(jié)尚未收到。用ack_seq表示。

TCP段的首部長(zhǎng)度最短是20字節(jié)。最長(zhǎng)為60字節(jié)。

（三）TCP連接管理

TCP連接管理包括連接建立與連接拆除。

TCP連接建立通過“三次握手”過程：

（1）第一次握手：客戶端作為連接建立發(fā)起端，選擇客戶端初始序列號(hào)X，向服務(wù)器發(fā)送（SYN=1（建立連接請(qǐng)求控制段），seq=x（表示傳輸?shù)膱?bào)文段的第1個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序列號(hào)是x，此序列號(hào)代表整個(gè)報(bào)文段的序號(hào)。））的SYN段?？蛻魻顟B(tài)由LISTEN進(jìn)入SYN-SEND（同步發(fā)送）狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)。

（2）第二次握手：服務(wù)器收到客戶發(fā)送的SYN段后，選擇服務(wù)器初始序列號(hào)y，向客戶發(fā)送（SYN=1（同意建立新連接的確認(rèn)段），ACK=1（確認(rèn)序號(hào)字段有效），seq=y（服務(wù)器告訴客戶確認(rèn)報(bào)文段的序列號(hào)是y），ack_seq=x+1（服務(wù)器已經(jīng)收到了序列號(hào)為x的報(bào)文段，準(zhǔn)備接受序列號(hào)為x+1的報(bào)文段））的SYNACK段。同時(shí)，服務(wù)器狀態(tài)由LISTEN進(jìn)入SYN_RCVD（同步收到）狀態(tài)。

（3）第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYNACK段后，向服務(wù)器發(fā)送（ACK=1（確認(rèn)序號(hào)字段有效），seq=x+1（客戶此次的報(bào)文段的序列號(hào)是x+1），ack_seq=y+1（客戶期望接受服務(wù)器序列號(hào)為y+1的報(bào)文段））的ACK段，同時(shí)，客戶端進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，客戶端確認(rèn)連接已建立；當(dāng)服務(wù)器收到ACK段后，也進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，也確認(rèn)連接已建立。至此，雙方均確認(rèn)連接建立成功。

第三次握手克攜帶數(shù)據(jù)。

為什么需要三次握手？

第一次握手：客戶發(fā)送請(qǐng)求，此時(shí)服務(wù)器知道客戶能發(fā)。

第二次握手：服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)，此時(shí)客戶知道服務(wù)器能發(fā)能收。

第三次握手：客戶發(fā)送確認(rèn)，此時(shí)服務(wù)器知道客戶能收。

建立連接過程中客戶端和服務(wù)器端的狀態(tài)名稱與含義：

（1）建立連接過程中客戶端的狀態(tài)名稱含義如下：

①關(guān)閉狀態(tài)CLOSED，處于初始狀態(tài)；

②同步已發(fā)送狀態(tài)SYN_SENT；

③已建立狀態(tài)ESTABLISHED，表示可以傳送數(shù)據(jù)。

（2）建立連接過程中服務(wù)器端的狀態(tài)名稱與含義：

①關(guān)閉狀態(tài)CLOSED，處于初始狀態(tài)；

②監(jiān)聽狀態(tài)LISTEN；

③同步收到狀態(tài)SYN_RCVD；

④已建立狀態(tài)ESTABLISHED，表示可以傳送數(shù)據(jù)。

TCP斷開連接的過程（四次揮手）：TCP連接采用四次揮手的對(duì)稱斷連機(jī)制：

（1）第一次揮手。當(dāng)客戶向服務(wù)器發(fā)送完最后一個(gè)數(shù)據(jù)段后，可以發(fā)送一個(gè)FIN段（FIN=1（發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，請(qǐng)求釋放連接），seq=u（傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是u）），請(qǐng)求斷開連接，其狀態(tài)由ESTABLISHED進(jìn)入FIN_WAIT_1（終止等待1狀態(tài)），只能接受數(shù)據(jù)，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。（FIN段不封裝應(yīng)用層數(shù)據(jù)，但是也要消耗1個(gè)序列號(hào)）

（2）第二次揮手。服務(wù)器收到客戶的FIN段后，向客戶發(fā)送一個(gè)ACK段（ACK=1（確認(rèn)序號(hào)字段有效），seq=v（服務(wù)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序號(hào)是v），ack_seq=u+1（服務(wù)器期望接收客戶數(shù)據(jù)序號(hào)為u+1））。服務(wù)器狀態(tài)由ESTABLISHED進(jìn)入CLOSE_WAIT（關(guān)閉等待），服務(wù)器仍然可以發(fā)送數(shù)據(jù)，但不再接受數(shù)據(jù)。當(dāng)客戶收到ACK段后，其狀態(tài)由FIN_WAIT_1進(jìn)入FIN_WAIT_2，可以接受服務(wù)器的數(shù)據(jù)，此時(shí)處于半關(guān)閉狀態(tài)。

（3）第三次揮手。當(dāng)服務(wù)器向客戶發(fā)送完最后一個(gè)數(shù)據(jù)段后，服務(wù)器向客戶發(fā)送FIN段（FIN=1（請(qǐng)求釋放連接），ACK=1（確認(rèn)序號(hào)字段有效），seq=w（表示自己傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是w），ack_seq=u+1（表示自己傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是u+1）），該FIN段也不攜帶應(yīng)用層數(shù)據(jù)。服務(wù)器狀態(tài)由CLOSE_WAIT進(jìn)入LAST_ACK（最后確認(rèn)狀態(tài)），此時(shí)服務(wù)器也不再發(fā)送數(shù)據(jù)。

（4）第四次揮手。當(dāng)客戶收到服務(wù)器發(fā)送的FIN段后，向服務(wù)器發(fā)送ACK段（ACK=1（確認(rèn)序號(hào)字段有效），seq=u+1（表示客戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的序號(hào)是u+1），ack_seq=w+1（表示客戶期望接收服務(wù)器數(shù)據(jù)序號(hào)w+1）），其狀態(tài)由FIN_WAIT_2進(jìn)入TIME_WAIT，等待2MSL時(shí)間，進(jìn)入CLOSED狀態(tài)，最終釋放連接；服務(wù)器在收到最后一次ACK段后，狀態(tài)由LAST_ACK進(jìn)入CLOSED，最終釋放連接。

斷開連接過程中，客戶端和服務(wù)器端狀態(tài)名稱與含義：

（1）斷開連接過程中，客戶端狀態(tài)名稱與含義如下：

①ESTABLISHED狀態(tài)，表示可以傳送數(shù)據(jù)；

②FIN_WAIT_1終止等待1狀態(tài)，等待服務(wù)器端的確認(rèn)；

③FIN_WAIT_2終止等待2狀態(tài)，等待服務(wù)器發(fā)出的連接釋放報(bào)文段；

④TIME_WAIT時(shí)間等待狀態(tài)，表示等待2倍MSL時(shí)間后進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)CLOSED。（MSL是最大段生存時(shí)間，是任何TCP段被丟棄前在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“存活”的最長(zhǎng)時(shí)間。TCP規(guī)范[RFC793]規(guī)定的MSL是2min）。

（2）斷開連接過程中，服務(wù)器端狀態(tài)名稱與含義：

①ESTABLISHED，表示可以傳送數(shù)據(jù)；

②CLOSED_WAIT關(guān)閉等待狀態(tài)；

③LAST_ACK最后確認(rèn)狀態(tài)；

④CLOSED關(guān)閉狀態(tài)。

（四）TCP可靠數(shù)據(jù)傳輸

TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)保證了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流是無(wú)差錯(cuò)、無(wú)缺失、無(wú)冗余以及無(wú)亂碼的字節(jié)流，可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)機(jī)制包括：差錯(cuò)編碼、確認(rèn)、序號(hào)、重傳、計(jì)時(shí)器等。重傳數(shù)據(jù)段的具體事件有計(jì)時(shí)器超時(shí)和收到三次重復(fù)ACK等。

滑動(dòng)窗口協(xié)議

1.可靠：保證接受方應(yīng)用進(jìn)程從緩沖區(qū)讀出的字節(jié)流與發(fā)送方發(fā)出的字節(jié)流是完全一樣的（無(wú)差錯(cuò)、不丟失、不重復(fù)、按序到達(dá)）。

2.TCP實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的工作機(jī)制。

分段：應(yīng)用層數(shù)據(jù)成TCP認(rèn)為最適合發(fā)送的數(shù)據(jù)塊

應(yīng)用層：報(bào)文=》傳輸層：TCP報(bào)文段

最大報(bào)文段（MSS）：報(bào)文段中封裝的應(yīng)用層數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度（數(shù)據(jù)）

序號(hào)：發(fā)送方對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行編號(hào)，確保數(shù)據(jù)按序提交給接收方

確認(rèn)：接收方向發(fā)送方反饋接收狀態(tài)，確認(rèn)是否正確接收數(shù)據(jù)

TCP通常采用的是累積確認(rèn)

查錯(cuò)檢測(cè)：利用差錯(cuò)編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程中的比特差錯(cuò)檢測(cè)（甚至糾正）

重傳：發(fā)送方重新發(fā)送接收方?jīng)]有正確接收的數(shù)據(jù)

主要針對(duì)兩類事件：三次重復(fù)確認(rèn)和計(jì)時(shí)器超時(shí)

計(jì)時(shí)器：再發(fā)送方引入計(jì)時(shí)器，解決數(shù)據(jù)丟失問題

計(jì)時(shí)器超時(shí)時(shí)間設(shè)置：

TimeoutInterval=EstimatedRTT+4*DevRTT

EstimatedRTT：抽樣RTT的加權(quán)移動(dòng)平均值

DevRTT：偏差RTT

4.流量控制

協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方的數(shù)據(jù)發(fā)送與接受速度

在通信過程中，接收方設(shè)置報(bào)文段的接收窗口字段來將窗口大小通知給發(fā)送方

TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸是基于滑動(dòng)窗口協(xié)議，根據(jù)發(fā)送窗口大小動(dòng)態(tài)變化。

（五）TCP流量控制：流量控制的目的是協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方間的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收速度，避免發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速度太快，超出接收方的數(shù)據(jù)接收和處理能力，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失等問題。實(shí)現(xiàn)流量控制的方法可以采用停 - 等協(xié)議或滑動(dòng)窗口協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。

在通信過程中，接收方設(shè)置報(bào)文段的接收窗口字段來將窗口大小通知給發(fā)送方。

（六）TCP擁塞控制

擁塞：太多的主機(jī)以太快的速度向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送太多的數(shù)據(jù)，超出了網(wǎng)絡(luò)處理能力，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)分組擁擠在中間設(shè)備隊(duì)列中等待轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)性能顯著下降的現(xiàn)象。

擁塞控制：通過合理調(diào)度、規(guī)范、調(diào)整向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)數(shù)量、發(fā)送速率、數(shù)據(jù)量，以避免擁塞或消除已發(fā)生的擁塞。

擁塞預(yù)防策略：規(guī)范主機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)的流量。

TCP的擁塞控制算法包括了慢啟動(dòng)、擁塞避免、快速重傳和快速恢復(fù)四部分。

RTT：圖表中的橫軸RTT表示時(shí)間，發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)并接收到接收方對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)的ACK確認(rèn)信息，這段時(shí)間稱為一個(gè)RTT；

擁塞窗口：滑動(dòng)窗口的大小，單位為MSS；

慢啟動(dòng)階段：通常擁塞窗口的初值為1，在慢啟動(dòng)階段（圖表中0~4和13~17RTT），每收到一個(gè)確認(rèn)ACK，擁塞窗口增加1MSS，每經(jīng)過一個(gè)RTT，擁塞窗口增長(zhǎng)1倍；

擁塞避免：通常閥值的初值為16（如圖所示），當(dāng)閥值增長(zhǎng)到16MSS時(shí)進(jìn)入第一個(gè)擁塞避免階段（圖表4~12RTT）；在擁塞避免階段，每經(jīng)過一個(gè)RTT，閥值才增加一個(gè)MSS；

快速恢復(fù)：在擁塞避免階段，若發(fā)送方收到3次重復(fù)的ACK（圖表中TCP Reno版本所示），則說明網(wǎng)絡(luò)擁塞，將閥值縮減到一半，然后繼續(xù)進(jìn)入擁塞避免階段。

計(jì)時(shí)器超時(shí)：在擁塞避免階段，若發(fā)送方出現(xiàn)計(jì)時(shí)器超時(shí)現(xiàn)象（圖表中TCP Tahoe版本所示），則說明網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重?fù)砣?，直接將閥值縮減到1Mss，然后經(jīng)過慢啟動(dòng)階段到達(dá)縮減前一半的閱值時(shí)，進(jìn)入擁塞避免階段。