前言

计算机网络的知识抽象、晦涩、不易理解并记忆，在此对“传输层”一章中重点知识总结成提纲。

传输层提供的服务

传输层的功能

端到端通信（应用进程间的逻辑通信）（网络层是主机到主机通信）
复用和分用（网络层的复用和分用概念与之不同）
两种传输层协议：用户数据报协议（UDP）和传输控制协议（TCP）（网络层不能同时实现两种协议）
差错控制：检测数据报/报文段的首部+数据（网络层只检测分组的首部）
流量控制（传输控制协议（TCP）实现）
拥塞控制（传输控制协议（TCP）实现）

注意：

传输层：端到端通信
网络层：主机到主机通信
数据链路层：点到点通信

传输层、网络层和数据链路层的服务访问点（SAP）

传输层：端口
网络层：网际协议（IP）地址
数据链路层：介质访问控制（MAC）地址

端口号的类型（依据端口号的范围）

服务器使用的端口号：

熟知端口号：0-1023
登记端口号：1024-49151

客户端使用的端口号/临时端口号：49152-65535

常用的熟知端口号

文件传输协议（FTP）：数据连接：20，控制连接：21
远程登录（TELNET）：23
简单邮件传输协议（SMTP）：25
域名系统（DNS）：53
简单文件传输协议（TFTP）：69
超文本传输协议（HTTP）：80
简单网络管理协议（SNMP）：161

套接字的组成

端口号——进程
网际协议（IP）地址——主机

传输层提供的服务类型

无连接：用户数据报协议（UDP）
面向连接：传输控制协议（TCP）

用户数据报协议（UDP）：面向报文

用户数据报协议（UDP）的服务

相对网际协议（IP）服务增加：

复用和分用
差错控制

用户数据报协议（UDP）数据报的格式

首部：8字节（B）

源端口号：2字节（B）
目的端口号：2字节（B）
长度（首部+数据）：2字节（B）
校验和（校验用户数据报协议（UDP）数据报的首部+伪首部+数据）：2字节（B）

数据

伪首部（只用于计算校验和而临时添加，既不向上递交也不向下传送）：12字节（B）

源网际协议（IP）地址：4字节（B）
目的网际协议（IP）地址：4字节（B）
值0：1字节（B）
协议：值17：1字节（B）
用户数据报协议（UDP）数据报的长度：2字节（B）

基于用户数据报协议（UDP）的应用

域名系统（DNS）
简单文件传输协议（TFTP）
简单网络管理协议（SNMP）
实时传输协议（RTP）
客户端/服务器模型
远程过程调用（RPC）
实时多媒体

传输控制协议（TCP）：面向字节流

传输控制协议（TCP）报文段的格式

首部：

固定部分：20字节（B）
可变部分：4字节（B）的整数倍

固定部分：

源端口：2字节（B）
目的端口：2字节（B）
序号：4字节（B）：本传输控制协议（TCP）报文段的数据的第一个字节的序号
确认号：4字节（B）：期望传输控制协议（TCP）报文段的数据的第一个字节的序号
数据偏移/首部长度：4比特/位（b）：值的基本单位：4字节（B）
保留：6比特/位（b）
标志位：6比特/位（b）
窗口：2字节（B）
校验和（首部+数据）：4字节（B）
紧急指针：2字节（B）

标志位：

紧急位URG：1比特/位（b）
确认位ACK：1比特/位（b）
推送位PSH：1比特/位（b）
复位位RST：1比特/位（b）
同步位SYN：1比特/位（b）
终止位FIN：1比特/位（b）

可变部分：

选项：最大报文段长度（MSS）（数据）
填充

数据

伪首部（只用于计算校验和而临时添加，既不向上递交也不向下传送）：12字节（B）

源网际协议（IP）地址：4字节（B）
目的网际协议（IP）地址：4字节（B）
值0：1字节（B）
协议：值6：1字节（B）
传输控制协议（TCP）报文段的长度：2字节（B）

传输控制协议（TCP）连接管理

模式：客户机/服务器（C/S）模式

过程：

连接建立（三次握手）
数据传输
连接释放（四次挥手）

注意：连接端点/套接字，而不是点、主机和端（应用进程）

传输控制协议（TCP）连接建立（三次握手）的过程

注释：

SYN：同步位
ACK：确认位
seq：序号
ack：确认号

客户机：SYN=1，seq=x
服务器：SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1
客户机：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1

传输控制协议（TCP）连接释放（四次挥手）的过程

注释：

FIN：终止位
ACK：确认位
seq：序号
ack：确认号

客户机：FIN=1，seq=u
服务器：ACK=1，seq=v，ack=u+1
服务器：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1
客户机：ACK=1，seq=u+1，ack=w+1

传输控制协议（TCP）的可靠传输机制

校验（与用户数据报协议（UDP）的校验机制同）
序号：对字节（B）编号
确认（默认是累积确认）：对传输控制协议（TCP）报文段确认
重传

重传事件：

冗余确认（ACK）->拥塞控制的快重传
超时

传输控制协议（TCP）的流量控制机制

滑动窗口+拥塞控制：发送窗口上限值=min[接收窗口（rwnd），拥塞窗口（cwnd）]

传输控制协议（TCP）的拥塞控制机制/算法

慢开始算法中，初始拥塞窗口（cwnd）=1=最大传输控制协议（TCP）报文段长度（MSS）

慢开始（指数增大）：拥塞窗口（cwnd）<=阈值/门限（ssthresh）；拥塞窗口（cwnd）×2
拥塞避免（加法增大）：拥塞窗口（cwnd）>=阈值/门限（ssthresh）；拥塞窗口（cwnd）+1
快重传：接收三个冗余确认（ACK）立即重传，不等待超时
快恢复

网络拥塞处理（乘法减小）：

阈值/门限（ssthresh）=拥塞窗口（cwnd）÷2
拥塞窗口（cwnd）=1
执行慢开始算法

快恢复算法过程：

阈值/门限（ssthresh）=拥塞窗口（cwnd）÷2
拥塞窗口（cwnd）=拥塞窗口（cwnd）÷2/阈值/门限（ssthresh）
执行拥塞避免算法

总结：

冗余确认（ACK）事件：快重传算法+快恢复算法
超时事件：慢开始算法+拥塞避免算法+网络拥塞处理

基于传输控制协议（TCP）的应用

文件传输协议（FTP）
远程登录（TELNET）
简单邮件传输协议（SMTP）
超文本传输协议（HTTP）

总结

计算机网络的知识抽象、晦涩、不易理解并记忆，在此对“传输层”一章中重点知识总结成提纲。

参考资料

《2023年计算机网络考研复习指导》组编：王道论坛

作者的话

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作者：夜悊
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