傳輸層
傳輸層（Transport Layer）是ISO OSI協(xié)議的第四層協(xié)議，實現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸询一。該層是兩臺計算機經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信時，第一個端到端的層次，具有緩沖作用朽褪。當網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量不能滿足要求時，它將服務(wù)加以提高无虚，以滿足高層的要求缔赠；當網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量較好時，它只用很少的工作友题。傳輸層還可進行復(fù)用嗤堰，即在一個網(wǎng)絡(luò)連接上創(chuàng)建多個邏輯連接。
傳輸層在終端用戶之間提供透明的數(shù)據(jù)傳輸度宦，向上層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)踢匣。傳輸層在給定的鏈路上通過流量控、分段/重組和差錯控制斗埂。一些協(xié)議是面向鏈接的符糊。這就意味著傳輸層能保持對分段的跟蹤，并且重傳那些失敗的分段呛凶。
1.傳輸層作用
傳輸層實現(xiàn)應(yīng)用進程間的端到端(end-to-end)通信
向應(yīng)用層提供通信服務(wù)
2.多路分解與復(fù)用
多路復(fù)用：所有應(yīng)用進程的數(shù)據(jù)通過傳輸層傳輸?shù)絀P層男娄；
多路分解：傳輸層收到的數(shù)據(jù)交付給相應(yīng)的應(yīng)用進程。
3.用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP
端到端的漾稀、盡力而為的模闲、無連接的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù) 1.無連接的 2.盡最大努力交付，即不保證可靠交付 3.面向報文的（在IP的功能上簡單擴展了端到端） 4.沒有擁塞控制 5.支持一對一崭捍、一對多尸折、多對一和多對多的交互通信（需要組播的通信都是建立在UDP之上）
4.傳輸控制協(xié)議TCP
端到端的、可靠的殷蛇、面向連接的字節(jié)流服務(wù) a).面向連接：先建立邏輯連接实夹，進行雙向數(shù)據(jù)流傳輸橄浓，通信結(jié)束后撤銷連接 b).面向字節(jié)流 c).點對點的全雙工通信 d).可靠傳輸：對一個連接上傳輸?shù)拿總€字節(jié)編號，通過接收確認和重傳來保證可靠傳輸 c).流量控制：防止發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)超出接收方的接收能力
多路復(fù)用：源亮航、目的端口 連接管理：序號荸实、確認號、SYN缴淋、FIN 可靠傳輸：序號准给、確認號 流量控制：接收窗口 擁塞控制：未在TCP首部中體現(xiàn)（序號、確認號重抖、接收窗口）
4.1.連接管理
每條TCP連接是一對點到點的字節(jié)流
每條TCP連接者兩個端點露氮，即套接字(sokect)={IP : port}
每條TCP連接由兩個端點唯一標識，TCP連接={socket1, socket2} = {{IP1 : port1}, {IP2 : port2}}
TCP連接有3個階段：連接建立钟沛、數(shù)據(jù)傳輸畔规、連接釋放
1）TCP連接建立的目的
①使通信雙方確知對方的存在 ? ②雙方確定自己的初始序列號，并通知對方 ? ③允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（最大報文長度讹剔、窗口大小等） ? ④對傳輸實體資源進行分配
2）TCP連接建立的方式
采用客戶端服務(wù)器方式（C/S）油讯，主動發(fā)起連接建立的應(yīng)用進程叫做客戶端，被動等待連接建立的叫服務(wù)器端延欠。
3）連接建立（三次握手）
①服務(wù)器進程B被動打開連接陌兑，進入LISTEN（收聽）狀態(tài)，等待客戶端發(fā)出請求 ? ②客戶進程A主動打開連接由捎，向B發(fā)送連接請求報文段（報文段不挾帶數(shù)據(jù)）兔综，SYN=1，序號=x狞玛，進入SYN-SENT（同步已發(fā)送）狀態(tài) ? ③服務(wù)器進程B收到請求后软驰，向A發(fā)送確認報文段（報文段不挾帶數(shù)據(jù)），SYN=1心肪，ACK=1锭亏，確認號=x+1，序號=y硬鞍，進入SYN-RCVD（同步收到）狀態(tài) ? ④客戶進程A收到確認后慧瘤，向B發(fā)送確認報文段（報文段可以攜帶數(shù)據(jù)，不攜帶數(shù)據(jù)時不消耗序號固该，下一個序號依然是x+1）锅减，ACK=1，確認號=y+1伐坏，序號=x+1怔匣，進入ESTABLISHED（已建立連接）狀態(tài)，B收到確認后桦沉，也進入ESTABLISHED狀態(tài)
為什么A需要向B發(fā)送最后一個確認報文段：為了防止“已失效的連接請求報文段”突然又傳到B發(fā)生錯誤每瞒，以至于B一直等待A發(fā)送數(shù)據(jù)金闽，B的資源被浪費。
4）連接釋放（四次揮手）
①A剿骨，B都處于ESTABLISHED狀態(tài)呐矾； ? ②客戶進程A主動關(guān)閉連接，向B發(fā)送連接釋放請求報文段（報文段不挾帶數(shù)據(jù)）懦砂，F(xiàn)IN=1，序列號=u组橄，進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態(tài)荞膘； ? ③B收到A的連接釋放報文段后，應(yīng)答確認玉工，ACK=1羽资，確認號=u+1，序號=v遵班，進入CLOSE-WAIT (關(guān)閉等待)狀態(tài)屠升，B仍然可以向A發(fā)送數(shù)據(jù)，A進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態(tài)狭郑； ? ④若B已經(jīng)沒有向A的數(shù)據(jù)腹暖，其應(yīng)用進程通知TCP連接釋放，B向A發(fā)送連接釋放報文段翰萨，F(xiàn)IN=1脏答，ACK=1，確認號=u+1亩鬼，序號=w殖告，進入LAST-ACK（最后確認）狀態(tài)； ? ⑤A收到B的鏈接釋放報文段后雳锋，應(yīng)答確認黄绩，ACK=1，確認號=w+1玷过，序號=u+1爽丹，進入TIME-TIME-WAIT（時間等待）狀態(tài)，B收到A的確認后冶匹，進入CLOSED狀態(tài)
A必須經(jīng)過時間等待計時器設(shè)置的時間2MSL（默認2分鐘）后习劫，進入CLOSED狀態(tài)：確保A發(fā)送的最后一個ACK報文段能夠到達B；防止“已失效的連接請求報文段”出現(xiàn)在本連接中嚼隘。
4.2可靠傳輸
發(fā)送方的TCP：維護一個發(fā)送緩沖區(qū)
維護3個指針：LastByteAcked诽里、LastByteSent、LastByteWritten
發(fā)送窗口=min（通知窗口飞蛹，擁塞窗口）
累積確認(Cumulative ACK) ：對按序到達的最后一個報文段進行確認
選擇確認(Selective ACK) ：確認接收到的不連續(xù)的數(shù)據(jù)塊的邊界（使用首部的SACK選項谤狡，不影響確認號字段的使用）
4.3.流量控制
目的：為了防止發(fā)送方給慢接收方發(fā)數(shù)據(jù)造成接受崩潰灸眼，緩沖區(qū)溢出 原理：接收方通知發(fā)送方自己的接受窗口大小，發(fā)送方的發(fā)送窗口≤接收方的接受窗口
問題：
B向A發(fā)送了零窗口報文段后墓懂，B的接受緩存有了一些存儲空間焰宣，于是B向A發(fā)送了rwnd=400的報文段，然而報文段在傳送過程中丟失捕仔，這樣A一直等待B發(fā)送的非零窗口通知匕积，B一直等待A發(fā)送數(shù)據(jù)，從而形成死鎖局面榜跌。
解決：
TCP為每一個連接設(shè)置一個持續(xù)計時器闪唆，只要TCP鏈接一方收到零窗口通知，就啟動持續(xù)計時器钓葫，計時器到期悄蕾，發(fā)送零窗口探測報文段，而對方就在確認這個探測報文段時給出現(xiàn)在的窗口值础浮，①如果窗口仍然是零帆调，那么重新設(shè)置持續(xù)計時器；②否則死鎖的僵局就可以打破豆同。
4.自適應(yīng)重傳
1）超時重傳
報文段的往返時間：RTT 加權(quán)平均往返時間：RTTS RTT的偏差加權(quán)平均值：RTTD 超時重傳時間：RTO RTTS = (1 - α) * RTTS + α * 新的RTT樣本值 （α一般為1/8） RTTD = (1 - β) * RTTD + β * | RTTS - 新的RTT樣本值 | （β一般為1/4） RTO = RTTS + 4 * RTTD
Karn算法： ①每次超時重傳一個報文段時番刊，停止計算新RTT樣本值 ②每次超時重傳一個報文段時，就把超時重傳時間RTO增大y倍（一般為2倍） ③當不發(fā)生報文段重傳時影锈，才計算RTTS和超時重傳時間RTO
2）快速重傳
原因：超時重傳作為TCP最基本的重傳機制撵枢，效率較低。
超時的粗粒度實現(xiàn)方法導(dǎo)致連接在等待一個定時器超時時精居，很長一段時間連接無效锄禽。
基本思想： ①接收方：當報文段到達，立刻回復(fù)ACK靴姿，即使該序號已被確認過 ②發(fā)送方：收到一個重復(fù)ACK（同一個確認的再一次重傳稱為重復(fù)確認）沃但，就知道接收方必定收到亂序到達的報文段，表明其前面的分組可能丟失佛吓。收到3個重復(fù)ACK時宵晚，立刻觸發(fā)重傳。
5.擁塞控制
1）窗口大小
MaxWindow = min (cwnd, AdvertisedWindow) 擁塞窗口cwnd (Congestion Windows)：擁塞控制算法決定维雇，可以同時發(fā)出的最大字節(jié)數(shù)以防止造成網(wǎng)絡(luò)擁塞 通知窗口 (AdvertisedWindow)：接收方?jīng)Q定淤刃，可以同時發(fā)出的最大字節(jié)數(shù)以防止超出接收方的接收能力
2）擁塞控制算法
①慢啟動 把初始擁塞窗口 cwnd 設(shè)置為不超過2至4個SMSS（最大報文段長度），在每收到一個對新的報文段的確認后吱型，把cwnd增加1個 SMSS 的數(shù)值數(shù)（每經(jīng)過一個傳輸輪次逸贾，cwnd就加倍） 設(shè)置一個慢開始門限ssthresh 當cwnd < ssthresh時，使用慢開始算法 當cwnd ≥ ssthresh時，使用擁塞避免算法
②擁塞避免（加法增大）：每經(jīng)過一個往返時間RTT把發(fā)送方的cwnd加1铝侵，使得cwnd慢性增加 ③快重傳（乘法減凶粕恕）：收到3個重復(fù)ACK立即觸發(fā)重傳 ④快恢復(fù)（在快重傳之后）
ssthresh減小為當前cwnd的一半：ssthresh = cwnd / 2
新?lián)砣翱?cwnd = 新的 ssthresh
執(zhí)行擁塞避免 (AIMD)，使cwnd緩慢線性增大
