13运输层（1）

### 13运输层（1） #### 运输层协议概述 运输层是计算机网络中的关键组成部分之一，它位于网络层之上，应用层之下。这一层的主要职责是为应用进程之间提供逻辑通信，并确保数据传输的可靠性和效率。具体而言，运输层的主要任务包括： - **进程间的通信**：运输层提供了端到端的通信机制，使得不同主机上的应用进程能够互相通信。 - **协议选择**：运输层提供了两种主要的协议——传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)，以满足不同场景下的需求。 #### 进程之间的通信 进程之间的通信通常指的是不同主机上运行的应用进程之间的交互。这种通信通常被称作端到端通信。运输层的核心作用在于提供逻辑上的通信通道，确保数据能够准确无误地从一个进程传递到另一个进程。 #### 运输层的两个主要协议 - **传输控制协议(TCP)**：这是一种面向连接的协议，提供了可靠的、全双工的数据传输服务。TCP通过三次握手建立连接，并通过四次挥手断开连接，确保了数据的有序传输和错误恢复。 - **用户数据报协议(UDP)**：相比之下，UDP是一种无连接的协议，它不保证数据的可靠传输，但提供了更少的开销和更快的传输速度。UDP适用于那些对实时性要求较高但可以接受一定比例数据丢失的场景，如视频流和在线游戏等。 #### 运输层的端口 运输层使用端口来标识进程。端口是一个16位的数字，用于区分同一台计算机上的不同应用进程。端口分为以下几类： - **熟知端口**：数值一般为0~1023，通常分配给重要的服务。 - **注册端口**：数值为1024~49151，用于未分配熟知端口的服务。 - **动态端口**：数值为49152~65535，由客户端进程随机选择，用于临时会话。 #### 用户数据报协议UDP UDP是一种较为简单的运输层协议，其特点包括： - **无连接性**：发送数据之前不需要建立连接。 - **尽最大努力交付**：不保证数据包的可靠传输。 - **面向报文**：UDP以固定大小的报文形式发送数据。 - **支持多种通信模式**：支持一对一、一对多等多种通信模式。 #### UDP的首部格式 UDP的首部格式非常简单，主要包括以下几个字段： - **源端口**：表示发送方的端口号。 - **目的端口**：表示接收方的端口号。 - **长度**：表示UDP数据报的总长度。 - **校验和**：用于检测传输过程中数据是否损坏。 UDP的校验和计算采用了一种称为“伪首部”的方法，该方法将源IP地址、目的IP地址等信息与UDP数据报结合，以确保整个数据包的完整性。 #### 可靠传输的工作原理 可靠传输主要由TCP协议实现，其核心机制包括： - **序列号与确认应答**：每一段TCP数据都有一个序列号，接收方通过确认应答来告知发送方哪些数据已经被成功接收。 - **重传机制**：如果发送方在一定时间内没有收到确认应答，则会重新发送数据。 - **流量控制**：通过滑动窗口机制来控制发送方的数据发送速率，避免接收方无法处理过多的数据。 - **拥塞控制**：TCP还具备自动调整发送速率的能力，以避免网络拥塞。 运输层通过TCP和UDP两种协议提供了灵活且高效的端到端数据传输服务。TCP适用于需要高可靠性的场景，而UDP则更适合实时性和轻量级传输的需求。