運輸層

協議：

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）

UDP（User Datagram Protocol，用戶數據報協議）

端口：

TCP

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議，其傳輸的單位是報文段。

特征：

①面向連接

②只能點對點（一對一）通信

③可靠交互

④全雙工通信

⑤面向字節流

TCP 如何保證可靠傳輸：

①確認和超時重傳

②數據合理分片和排序

③流量控制

④擁塞控制

⑤數據校驗

TCP 報文結構

TCP 首部

TCP：狀態控制碼（Code，Control Flag），占 6 比特，含義如下：

URG：緊急比特（urgent），當 URG＝1 時，表明緊急指針字段有效，代表該封包為緊急封包。它告訴系統此報文段中有緊急數據，應盡快傳送（相當于高優先級的數據）， 且上圖中的 Urgent Pointer 字段也會被啟用。

ACK：確認比特（Acknowledge）。只有當 ACK＝1 時確認號字段才有效，代表這個封包為確認封包。當 ACK＝0 時，確認號無效。

PSH：（Push function）若為 1 時，代表要求對方立即傳送緩沖區內的其他對應封包，而無需等緩沖滿了才送。

RST：復位比特（Reset），當 RST＝1 時，表明 TCP 連接中出現嚴重差錯（如由于主機崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運輸連接。

SYN：同步比特（Synchronous），SYN 置為 1，就表示這是一個連接請求或連接接受報文，通常帶有 SYN 標志的封包表示『主動』要連接到對方的意思。

FIN：終止比特（Final），用來釋放一個連接。當 FIN＝1 時，表明此報文段的發送端的數據已發送完畢，并要求釋放運輸連接。

UDP

UDP（User Datagram Protocol，用戶數據報協議）是 OSI（Open System Interconnection 開放式系統互聯） 參考模型中一種無連接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務，其傳輸的單位是用戶數據報。

特征：

①無連接

②盡最大努力交付

③面向報文

④沒有擁塞控制

⑤支持一對一、一對多、多對一、多對多的交互通信

⑥首部開銷小

UDP 報文結構

UDP 首部

TCP 與 UDP 的區別

TCP 面向連接，UDP 是無連接的；

TCP 提供可靠的服務，也就是說，通過 TCP 連接傳送的數據，無差錯，不丟失，不重復，且按序到達；UDP 盡最大努力交付，即不保證可靠交付

TCP 的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道；UDP 則是不可靠信道

每一條 TCP 連接只能是點到點的；UDP 支持一對一，一對多，多對一和多對多的交互通信

TCP 面向字節流（可能出現黏包問題），實際上是 TCP 把數據看成一連串無結構的字節流；UDP 是面向報文的（不會出現黏包問題）

UDP 沒有擁塞控制，因此網絡出現擁塞不會使源主機的發送速率降低（對實時應用很有用，如 IP 電話，實時視頻會議等）

TCP 首部開銷20字節；UDP 的首部開銷小，只有 8 個字節

TCP 黏包問題

原因

TCP 是一個基于字節流的傳輸服務（UDP 基于報文的），“流” 意味著 TCP 所傳輸的數據是沒有邊界的。所以可能會出現兩個數據包黏在一起的情況。

解決

發送定長包。如果每個消息的大小都是一樣的，那么在接收對等方只要累計接收數據，直到數據等于一個定長的數值就將它作為一個消息。

包頭加上包體長度。包頭是定長的 4 個字節，說明了包體的長度。接收對等方先接收包頭長度，依據包頭長度來接收包體。

在數據包之間設置邊界，如添加特殊符號 標記。FTP 協議正是這么做的。但問題在于如果數據正文中也含有 ，則會誤判為消息的邊界。

使用更加復雜的應用層協議。

TCP 流量控制

概念

流量控制（flow control）就是讓發送方的發送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。

方法

利用可變窗口進行流量控制

TCP 擁塞控制

概念

擁塞控制就是防止過多的數據注入到網絡中，這樣可以使網絡中的路由器或鏈路不致過載。

方法

慢開始（ slow-start ）

擁塞避免（ congestion avoidance ）

快重傳（ fast retransmit ）

快恢復（ fast recovery ）

TCP的擁塞控制圖

今天的分享就到這里了，下期為大家分享TCP連接管理，大家要好好學C++喲~

編輯：jq