傳輸層的概述（也叫運(yùn)輸層）：
從網(wǎng)絡(luò)層來說，通信的兩端是兩個(gè)主機(jī)，但“兩個(gè)主機(jī)之間的通信”這種說法還不夠清楚姻采。這是因?yàn)槌缍拢嬲M(jìn)行通信的實(shí)體是在主機(jī)中的進(jìn)程型诚，是這個(gè)主機(jī)中的一個(gè)進(jìn)程和另一個(gè)主機(jī)中的一個(gè)進(jìn)程在交換數(shù)據(jù)（即通信）。因此嚴(yán)格地講鸳劳，兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信狰贯。
比如微信要發(fā)送的消息是到達(dá)另一個(gè)微信程序。
IP協(xié)議雖然能把分組送到目的主機(jī)赏廓，但是這個(gè)分組還停留在主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層而沒有交付給主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程涵紊。從運(yùn)輸層的角度看，通信的真正端點(diǎn)并不是主機(jī)而是主機(jī)中的進(jìn)程幔摸。也就是說栖袋，端到端的通信是應(yīng)用進(jìn)程之間的通信。
在一個(gè)主機(jī)中經(jīng)常有多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程同時(shí)分別和另一個(gè)主機(jī)中的多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程通信抚太。例如塘幅，某用戶在使用瀏覽器查找某網(wǎng)站的信息時(shí)，其主機(jī)的應(yīng)用層運(yùn)行瀏覽器客戶進(jìn)程尿贫。如果在瀏覽網(wǎng)頁的同時(shí)电媳，還要用電子郵件給網(wǎng)站發(fā)送反饋意見，那么主機(jī)的應(yīng)用層就還要運(yùn)行電子郵件的客戶進(jìn)程庆亡。
在圖中匾乓，主機(jī)A的應(yīng)用進(jìn)程AP1和主機(jī)B的應(yīng)用進(jìn)程AP3通信，而與此同時(shí)又谋，應(yīng)用進(jìn)程AP2也和對方的應(yīng)用進(jìn)程AP4通信拼缝。這表明運(yùn)輸層有一個(gè)很重要的功能——復(fù)用（ multiplexing）和分用（ demultiplexing）娱局。
這里的“復(fù)用”是指在發(fā)送方不同的應(yīng)用進(jìn)程都可以使用同一個(gè)運(yùn)輸層協(xié)議傳送數(shù)據(jù)（當(dāng)然需要加上適當(dāng)?shù)氖撞浚胺钟谩笔侵附邮辗降倪\(yùn)輸層在剝?nèi)?bào)文的首部后能夠把這些數(shù)據(jù)正確交付到目的應(yīng)用進(jìn)程咧七。
上圖中兩個(gè)運(yùn)輸層之間有一個(gè)雙向粗箭頭衰齐，寫明“運(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信”〖套瑁“邏輯通信”的意思是：運(yùn)輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送數(shù)據(jù)耻涛。但事實(shí)上這兩個(gè)運(yùn)輸層之間并沒有一條水平方向的物理連接。要傳送的數(shù)據(jù)是沿著圖中的虛線方向（經(jīng)過多個(gè)層次）傳送的瘟檩。
運(yùn)輸層還要對收到的報(bào)文進(jìn)行差錯檢測抹缕。在網(wǎng)絡(luò)層，IP數(shù)據(jù)報(bào)首部中的檢驗(yàn)和字段墨辛，只檢驗(yàn)首部是否出現(xiàn)差錯而不檢查數(shù)據(jù)部分卓研。
根據(jù)應(yīng)用程序的不同需求，運(yùn)輸層需要有兩種不同的運(yùn)輸協(xié)議睹簇，即面向連接的TCP和無連接的UDP鉴分。
另外，運(yùn)輸層向高層用戶屏蔽了下面網(wǎng)絡(luò)核心的細(xì)節(jié)（如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯颉⑺捎玫穆酚蛇x擇協(xié)議等）志珍，它使應(yīng)用進(jìn)程看見的就是好像在兩個(gè)運(yùn)輸層實(shí)體之間有一條端到端的邏輯通信信道，但這條邏輯通信信道對上層的表現(xiàn)卻因運(yùn)輸層使用的不同協(xié)議而有很大的差別垛叨。當(dāng)運(yùn)輸層采用面向連接的TCP協(xié)議時(shí)伦糯，盡管下面的網(wǎng)絡(luò)是不可靠的（只提供盡最大努力服務(wù)），但這種邏輯通信信道就相當(dāng)于一條全雙工的可靠信道嗽元。但當(dāng)運(yùn)輸層采用無連接的UDP協(xié)議時(shí)敛纲，這種邏輯通信信道仍然是一條不可靠信道。
傳輸層的兩個(gè)主要協(xié)議
TCPP運(yùn)輸層的兩個(gè)主要協(xié)議都是因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)剂癌，即
（1）用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP（ User Datagram Protoco）【RFC768】
（2）傳輸控制協(xié)議TCP（ Transmission Control Protocol）【RFC793】
UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接淤翔。遠(yuǎn)地主機(jī)的運(yùn)輸層在收到UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)佩谷。雖然UDP不提供可靠交付旁壮，但在某些情況下UDP卻是一種最有效的工作方式。
TCP則提供面向連接的服務(wù)谐檀。在傳送數(shù)據(jù)之前必須先建立連接抡谐，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后要釋放連接。TCP不提供廣播或多播服務(wù)桐猬。由于TCP要提供可靠的麦撵、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷，如確認(rèn)免胃、流量控制音五、計(jì)時(shí)器以及連接管理等。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多羔沙，還要占用許多的處理機(jī)資源躺涝。
傳輸層的端口
前面提到過了復(fù)用和分用兩個(gè)概念。
舉一個(gè)生活化的例子就是撬碟，在寄快遞時(shí)诞挨，我們把快遞都寄到一個(gè)快遞點(diǎn)莉撇，快遞點(diǎn)再把各各快遞統(tǒng)一裝車運(yùn)輸呢蛤，我們就是復(fù)用了快遞點(diǎn)。而快遞到達(dá)一個(gè)站點(diǎn)需要派送時(shí)棍郎，快遞被送到不同的小區(qū)和門牌號其障，就是分用。
運(yùn)輸層的復(fù)用和分用功能也是類似的涂佃。應(yīng)用層所有的應(yīng)用進(jìn)程都可以通過運(yùn)輸層再傳送到IP層励翼，這就是復(fù)用。運(yùn)輸層從IP層收到數(shù)據(jù)后必須交付給指明的應(yīng)用進(jìn)程辜荠。這就是分用汽抚。顯然，給應(yīng)用層的每個(gè)應(yīng)用進(jìn)程賦予一個(gè)非常明確的標(biāo)志是至關(guān)重要的伯病。
在單個(gè)計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程是用進(jìn)程標(biāo)識符（一個(gè)不大的整數(shù)）來標(biāo)志的造烁。但是在因特網(wǎng)環(huán)境下，用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)所指派的這種進(jìn)程標(biāo)識符來標(biāo)志運(yùn)行在應(yīng)用層的各種應(yīng)用進(jìn)程則是不行的午笛。這是因?yàn)樵谝蛱鼐W(wǎng)上使用的計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)種類很多惭蟋，而不同的操作系統(tǒng)又使用不同格式的進(jìn)程標(biāo)識符。為了使運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程能夠互相通信药磺，就必須用統(tǒng)一的方法（而這種方法必須與特定操作系統(tǒng)無關(guān)）對TCP體系的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行標(biāo)志告组。
但是，把一個(gè)特定機(jī)器上運(yùn)行的特定進(jìn)程指明為因特網(wǎng)上通信最后的終點(diǎn)還是不可行的癌佩。這是因?yàn)檫M(jìn)程的創(chuàng)建和撤銷都是動態(tài)的木缝，通信的一方幾乎無法識別對方機(jī)器上的進(jìn)程。
另外围辙，我們往往需要利用目的主機(jī)提供的功能來識別終點(diǎn)氨肌，而不需要知道具體實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的進(jìn)程是哪一個(gè)（例如，要和因特網(wǎng)上的某個(gè)郵件服務(wù)器聯(lián)系酌畜，并不一定要知道這個(gè)服務(wù)器功能是由目的主機(jī)上的哪個(gè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的）怎囚。
解決這個(gè)問題的方法就是在運(yùn)輸層使用協(xié)議端口號（ protocol port number），或通常簡稱為端口（port）。這就是說恳守，雖然通信的終點(diǎn)是應(yīng)用進(jìn)程考婴，但我們只要把要傳送的報(bào)文交到目的主機(jī)的某一個(gè)合適的目的端口，剩下的工作（即最后交付給目的進(jìn)程）就由TCP來完成催烘。
在UDP和TCP的首部格式中沥阱，它們都有源端口和目的端口這兩個(gè)重要字段。當(dāng)運(yùn)輸層收到IP層交上來的運(yùn)輸層報(bào)文時(shí)伊群，就能夠根據(jù)其首部中的目的端口號把數(shù)據(jù)交付給應(yīng)用層的目的應(yīng)用進(jìn)程TCPP的運(yùn)輸層用一個(gè)16位端口號來標(biāo)志一個(gè)端口考杉。但端口號只具有本地意義，它只是為了標(biāo)志本計(jì)算機(jī)應(yīng)用層中的各個(gè)進(jìn)程在和運(yùn)輸層交互時(shí)的層間接口舰始。在因特網(wǎng)不同計(jì)算機(jī)中崇棠，相同的端口號是沒有關(guān)聯(lián)的。16位的端口號可允許有65535個(gè)不同的端口號丸卷，這個(gè)數(shù)目對一個(gè)計(jì)算機(jī)來說是足夠用的枕稀。
由此可見，兩個(gè)計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程要互相通信谜嫉，不僅必須知道對方的IP地址（為了找到對方的計(jì)算機(jī)）萎坷，而且還要知道對方的端口號（為了找到對方計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程）。這和我們寄信的過程類似沐兰。當(dāng)我們要和某人寫信時(shí)哆档，就必須知道他的通信地址。在信封上會寫明自己的地址住闯。當(dāng)收信人回信時(shí)瓜浸，很容易在信封上看到發(fā)信人的地址。因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)通信是采用客戶服務(wù)器方式寞秃≌宓穑客戶在發(fā)起通信請求時(shí)，必須先知道對方服務(wù)器的IP地址和端口號春寿。
因此運(yùn)輸層的端口號共分為下面的兩大類朗涩。
端口號分類：
（1）服務(wù)器端使用的端口號
這里又分為兩類，最重要的一類叫做熟知端口號well knownportnumber）或系統(tǒng)端口號绑改，數(shù)值為0-1023.這些數(shù)值可在網(wǎng)址www.lana.org查到谢床。
IANA把這些端口號指派給了TCPP最重要的一些應(yīng)用程序，讓所有的用戶都知道厘线。當(dāng)種新的應(yīng)用程序出現(xiàn)后识腿，IANA必須為它指派一個(gè)熟知端口，否則因特網(wǎng)上的其他應(yīng)用進(jìn)程就無法和它進(jìn)行通信造壮。下面給出一些常用的熟知端口號：
另一類叫做登記端口號渡讼，數(shù)值為1024-49151骂束。這類端口號是為沒有熟知端口號的應(yīng)用程序使用的。使用這類端口號必須在IANA按照規(guī)定的手續(xù)登記成箫，以防止重復(fù)展箱。
（2）客戶端使用的端口號
數(shù)值為49152~65535。由于這類端口號僅在客戶進(jìn)程運(yùn)行時(shí)才動態(tài)選擇蹬昌，因此又叫做短暫端口號混驰。這類端口號是留給客戶進(jìn)程選擇暫時(shí)使用。當(dāng)服務(wù)器進(jìn)程收到客戶進(jìn)程的報(bào)文時(shí)皂贩，就知道了客戶進(jìn)程所使用的端口號栖榨，因而可以把數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶進(jìn)程。通信結(jié)束后明刷，剛才已使用過的客戶端口號就不復(fù)存在婴栽。這個(gè)端口號就可以供其他客戶進(jìn)程以后使用。
UDP協(xié)議
UDP概述
用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP只在IP的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了很少一點(diǎn)的功能遮精，這就是復(fù)用和分用的功能以及差錯檢測的功能居夹。UDP的主要特點(diǎn)是：
（1）UDP是無連接的败潦，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接（當(dāng)然發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)也沒有連接可釋放）本冲，因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時(shí)延。
（2）UDP使用盡最大努力交付劫扒，即不保證可靠交付檬洞，因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表（這里面有許多參數(shù)）。
（3）UDP是面向報(bào)文的沟饥。發(fā)送方的UDP對應(yīng)用程序交下來的報(bào)文添怔，在添加首部后就向下交付給IP層。UDP對應(yīng)用層交下來的報(bào)文贤旷，既不合并广料，也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界幼驶。這就是說艾杏，應(yīng)用層交給UDP多長的報(bào)文，UDP就照樣發(fā)送盅藻，即一次發(fā)送一個(gè)報(bào)文购桑，如圖所示。
在接收方的UDP氏淑，對IP層交上來的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)勃蜘，在去除首部后就原封不動地交付給上層的應(yīng)用進(jìn)程。也就是說假残，UDP一次交付一個(gè)完整的報(bào)文缭贡。因此，應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報(bào)文。若報(bào)文太長阳惹，UDP把它交給IP層后坑资，IP層在傳送時(shí)可能要進(jìn)行分片，這會降低IP層的效率穆端。反之袱贮，若報(bào)文太短，UDP把它交給IP層后体啰，會使IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部的相對長度太大攒巍，這也降低了IP層的效率。
（4）UDP沒有擁塞控制荒勇，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機(jī)的發(fā)送速率降低柒莉。這對某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。很多的實(shí)時(shí)應(yīng)用（如IP電話沽翔、實(shí)時(shí)視頻會議等）要求源主機(jī)以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)兢孝，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)丟失一些數(shù)據(jù)，但卻不允許數(shù)據(jù)有太大的時(shí)延仅偎。UDP正好適合這種要求
（5）UDP支持一對一跨蟹、一對多、多對一和多對多的交互通信橘沥。
（6）UDP的首部開銷小窗轩，只有8個(gè)字節(jié)，比TCP的20個(gè)字節(jié)的首部要短雖然某些實(shí)時(shí)應(yīng)用需要使用沒有擁塞控制的UDP座咆，但當(dāng)很多的源主機(jī)同時(shí)都向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送高速率的實(shí)時(shí)視頻流時(shí)痢艺，網(wǎng)絡(luò)就有可能發(fā)生擁塞，結(jié)果大家都無法正常接收介陶。因此堤舒，不使用擁塞控制功能的UDP有可能會引起網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生嚴(yán)重的擁塞問題。
還有一些使用UDP的實(shí)時(shí)應(yīng)用哺呜，需要對UDP的不可靠的傳輸進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)舌缤，以減少數(shù)據(jù)的丟失。在這種情況下弦牡，應(yīng)用進(jìn)程本身可以在不影響應(yīng)用的實(shí)時(shí)性的前提下友驮，增加些提高可靠性的措施，如采用前向糾錯或重傳已丟失的報(bào)文驾锰。
UDP的首部格式
用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP有兩個(gè)字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段卸留。首部字段很簡單，只有8個(gè)字節(jié)椭豫，由四個(gè)字段組成耻瑟，每個(gè)字段的長度都是兩個(gè)字節(jié)旨指。各字段意義如下：
（1）源端口源端口號。在需要對方回信時(shí)選用喳整。不需要時(shí)可用全0谆构。
（2）目的端口目的端口號。這在終點(diǎn)交付報(bào)文時(shí)必須要使用到
（3）長度UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的長度框都，其最小值是8（僅有首部）搬素。
（4）檢驗(yàn)和檢測UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸中是否有錯。有錯就丟棄魏保。
當(dāng)運(yùn)輸層從IP層收到UDP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)熬尺，就根據(jù)首部中的目的端口，把UDP數(shù)據(jù)報(bào)通過相應(yīng)的端口谓罗，上交最后的終點(diǎn)——應(yīng)用進(jìn)程粱哼。
如果接收方UDP發(fā)現(xiàn)收到的報(bào)文中的目的端口號不正確（即不存在對應(yīng)于該端口號的應(yīng)用進(jìn)程），就丟棄該報(bào)文檩咱，并由ICMP發(fā)送“端口不可達(dá)”差錯報(bào)文給發(fā)送方揭措。
UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)首部中檢驗(yàn)和的計(jì)算方法有些特殊。在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)刻蚯，要在UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)之前增加12個(gè)字節(jié)的偽首部绊含。所謂“偽首部”是因?yàn)檫@種偽首部并不是UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)真正的首部。只是在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)芦倒，臨時(shí)添加在UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)前面艺挪，得到一個(gè)臨時(shí)的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)不翩。檢驗(yàn)和就是按照這個(gè)臨時(shí)的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)來計(jì)算的兵扬。偽首部既不向下傳送也不向上遞交，而僅僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和口蝠。
UDP計(jì)算檢驗(yàn)和的方法和計(jì)算IP數(shù)據(jù)報(bào)首部檢驗(yàn)和的方法相似器钟。但不同的是：IP數(shù)據(jù)報(bào)的檢驗(yàn)和只檢驗(yàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，但UDP的檢驗(yàn)和是把首部和數(shù)據(jù)部分一起都檢驗(yàn)妙蔗。在發(fā)送方傲霸，首先是先把全零放入檢驗(yàn)和字段。再把偽首部以及UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)看成是由許多16位的字串接起來眉反。若UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分不是偶數(shù)個(gè)字節(jié)昙啄，則要填入一個(gè)全零字節(jié)（但此字節(jié)不發(fā)送）。然后按二進(jìn)制反碼計(jì)算出這些16位字的和寸五。將此和的二進(jìn)制反碼寫入檢驗(yàn)和字段后梳凛，就發(fā)送這樣的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)。在接收方梳杏，把收到的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)連同偽首部（以及可能的填充全零字節(jié)）一起韧拒，按二進(jìn)制反碼求這些16位字的和淹接。當(dāng)無差錯時(shí)其結(jié)果應(yīng)為全1，否則就表明有差錯出現(xiàn)叛溢，接收方就應(yīng)丟棄這個(gè)UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)（也可以上交給應(yīng)用層塑悼，但附上出現(xiàn)了差錯的警告）。
這里假定用戶數(shù)據(jù)報(bào)的長度是15字節(jié)楷掉，因此要添加一個(gè)全0的字節(jié)厢蒜。讀者可以自己檢驗(yàn)下在接收端是怎樣對檢驗(yàn)和進(jìn)行檢驗(yàn)的。不難看出烹植，這種簡單的差錯檢驗(yàn)方法的檢錯能力并不強(qiáng)郭怪，但它的好處是簡單，處理起來較快刊橘。
偽首部的第3字段是全零鄙才，第4個(gè)字段是IP首部中的協(xié)議字段的值。對于UDP促绵，此協(xié)議字段值為17攒庵，第5字段是UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的長度。因此败晴，這樣的檢驗(yàn)和浓冒，既檢査了UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的源端口號和目的端口號以及UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分，又檢查了IP數(shù)據(jù)報(bào)的源IP地址和目的地址尖坤。
