计算机网络学习笔记(七)——传输层、TCP三次握手、四次挥手、TCP流量控制、大总结

文章目录

  • 前言
  • 概念
    • 一、传输层概述
    • 二、传输层问题
    • 三、端到端寻址
    • 四、TCP三次握手和四次挥手
      • (一)三次握手建立连接
      • (二)四次挥手拆除连接
    • 五、带拥塞的TCP流量控制
    • 六、传输层实例
    • 计网大总结思维导图
  • 参考资料

前言

笔者系电子科技大学2019级在读本科生,针对本学期学校开设的计算机通信网课程,将学习笔记以博客形式上传到CSDN上以便日后复习整理,其中的瑕疵欢迎大家向我指正,在评论区多多交流讨论。(考后整理笔记,这波是《朝 花 夕夕夕夕夕 拾》)完结撒花

概念

一、传输层概述

传输层服务:屏蔽具体网络细节和不同网络的差异,为上层提供与具体网络无关的通信服务。

功能:各种网络的适配,网络通信的分流和复用(让多个应用程序同时使用一个网络接口),多个并发通信的管理、流量控制等。

传输层实体
在传输层上提供传输服务的硬件或软件称为传输实体,传输实体可能在①操作系统内核中,或在②一个单独的用户进程内,也可能包含③在网络应用的程序库中,或是④位于网络接口卡上。传输服务也分为面向连接和无连接两类,分别和网络层上的面向连接和无连接服务类似。
协议:TCP、UDP、RTP、SCTP、TP4
面向连接、面向无连接
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服务质量(QoS)
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二、传输层问题

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传输层可以使网络层崩溃路由器恢复,但端系统崩溃的错误需要依靠更高层次来解决
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三、端到端寻址

🔺TSAP采用平面型地址
TSAP在计算机中用端口号标识

三种端到端寻址方案

  1. “特服号码”的方案
    例:Telnet-23、SMTP-25、HTTP-80
  2. 服务器进程在相应的端口上侦听
    “前台接待“的方案-统一的前台进程,由前台将客户分流到具体的服务端口
  3. “查号台“的方案
    类似DNS,服务器进程在相应的端口上侦听

四、TCP三次握手和四次挥手

(一)三次握手建立连接

三次握手解决问题:长延时+重复报文

连接的序号
利用序号差判断生命周期
(1) 窗口上沿 > 当前序号 - 生命期
(2) 窗口下沿 < 当前序号 +生命期
(3) 生命期 > (RTT *序号粒度)/2
(4) 序号粒度:单位时间内报文的平均数量

定原则
(1) 新连接必须在旧连接结束后T生命期才能建立连接
(2) 新连接的起始序号不能总从0开始
随机值,概率上保证新的起始序号 > 旧结束 + 生命期
加快报文序号递增速度,超过序号粒度——TCP以数据流的首字节位置为序

报文序号问题三次握手中商定的起始序号,一定要和上一个连接中使用的序号有足够的距离,避免长延时报文的误入

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(二)四次挥手拆除连接

释放策略:(1)非对称释放-一方(2)对称释放-双方
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保底措施
(1) 确认丢失:发送的拆链指令超时未得到确认,拆除。
(2) 释放连接指令丢失:超时没收到对方的数据,拆除。

五、带拥塞的TCP流量控制

TCP流控——基于收方缓存状态反馈的流控
🔺发送方根据往返延时窗口大小,计算单位时间的流量(不同端的连接分配的窗口大小不一样)

核心问题:网络存储化导致往返延时变化大

动态往返延时——RTT(Round-Trip Time)的测量

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频繁测量并平滑处理(低通滤波)

SRTT = α * SRTT +(1-α)*R R为当前测量的RTT,α = 0.875

动态RTO(超时重传)

构造平滑公式——变化因子|SRTT – RTT|
RTTVar = β * RTTVar +(1-β)*|SRTT -RTT|
RTO = SRTT +4*RTTVar

极端情况——小报文数量消减
Nagle算法:延迟发送、Clark算法:延迟应答
拥塞控制技术
(1) 慢启动:起点低,指数翻倍增加
(2) 拥塞避免:到上限后每次增加1个MMS
(3) 拥塞检测:三个重复确认;TCP Tahoe-回到慢启动(废弃)、TCP Reno-乘法减小,加法增大;其他算法:TCP Reno、TCP Veno、TCP new Veno

六、传输层实例

TCP协议
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TCP三次握手和四次挥手
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UDP
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RTP-基于UDP的实时多媒体应用
(1) 时间相关性:报文中时间戳字段
(2) 多媒体混合:有效载荷类型、有效载荷可包含多个采样值、多个数据流复用到一个UDP数据包流
SCTP-基于报文的可靠传输协议
DTN-用于太空网的延迟容忍网络协议

计网大总结思维导图

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参考资料

中国大学MOOC电子科技大学计算机通信网络
计算机网络(第五版) 清华大学出版社 严伟、潘爱民 译

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