CH6 网络互连

网络互连，特别是运输层，是计算机网络中至关重要的一环，它负责在不同主机间为应用进程提供端到端的数据通信。本章主要讨论了TCP/IP体系中的运输层，包括两个主要的协议：用户数据报协议UDP和传输控制协议TCP。 7.1 运输层协议概述 运输层位于网络层次结构的第四层，它向上为应用层提供服务，向下利用网络层的服务。运输层的重要功能包括端到端的逻辑通信、差错检测以及复用和分用。这里的逻辑通信是指尽管看起来数据是沿着水平方向传输，但实际上并无物理连接，而是通过网络层的IP协议实现主机间的通信。 7.2 TCP/IP中的运输层 运输层主要由TCP和UDP两个协议构成。TCP提供面向连接的服务，确保数据的可靠传输，包括数据编号、确认、流量控制和拥塞控制，适用于需要高可靠性的应用，如HTTP、FTP和SMTP。而UDP则是一种无连接的协议，不保证数据的顺序和可靠性，但具有较低的延迟，适合实时应用如DNS和视频流。 7.2.1 运输层中的两个协议 TCP报文段和UDP报文是运输层协议数据单元，TCP报文段包含详细的头部信息以支持其可靠传输特性，而UDP报文则相对简洁，适合快速传输。 7.3 用户数据报协议UDP UDP是一种简单的、无连接的协议，它不保证数据的顺序、可靠传输或错误恢复。UDP报文头小，传输效率高，常用于实时应用或对延迟敏感的场景。 7.4 传输控制协议TCP TCP是面向连接的协议，其特点包括： - TCP报文段首部包含序列号和确认号，用于实现可靠传输。 - 流量控制和拥塞控制机制避免了网络拥塞并确保数据传输的平稳。 - 重传机制确保丢失的数据能够被重新发送。 - 使用随机早期丢弃（RED）策略来缓解拥塞。 - TCP的运输连接管理包括三次握手和四次挥手，以确保连接的建立和终止。 - TCP的有限状态机确保了连接状态的正确管理。 7.4.1 至7.4.8详细阐述了TCP的各种特性，包括TCP报文段的首部格式、数据编号与确认、流量控制、拥塞控制、重传机制、RED算法以及运输连接管理。 总结来说，运输层是网络互连的关键，TCP和UDP分别满足了不同应用场景的需求。TCP提供了一种高度可靠的、面向连接的服务，适合需要保证数据完整性的应用；而UDP则以牺牲可靠性为代价，提供了更快的传输速度，适用于实时通信和低延迟的场景。理解这两个协议的工作原理对于优化网络性能和设计高效的应用程序至关重要。