???章節(jié)匯總?

一、第一章——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

二、第二章——物理層

三、第三章——數(shù)據(jù)鏈路層

四、第四章——網(wǎng)絡(luò)層

五、第五章——運(yùn)輸層

六、第六章——應(yīng)用層

目錄

五、第五章——運(yùn)輸層

1、運(yùn)輸層概述

2、運(yùn)輸層端口號(hào)、復(fù)用、分用

（1）熟知端口號(hào)、登記端口號(hào)、短暫端口號(hào)

（2）熟知端口號(hào)

（3）發(fā)送方復(fù)用、接收方分用

3、UDP與TCP對(duì)比

（1）UDP

（2）為什么TCP面向字節(jié)流、UDP面向報(bào)文？

4、TCP各種機(jī)制

（1）TCP——流量控制

（2）擁塞控制

（2）擁塞控制 ——慢開始 & 擁塞避免

（2）擁塞控制 ——快重傳 & 快恢復(fù)

（2）擁塞控制 ——總結(jié)

（3）TCP——超時(shí)重傳

（4）TCP——可靠傳輸

（5）TCP——連接建立（※）

（6）TCP——連接釋放（※）

（7）TCP——首部格式

（8）TCP——首部格式——端口、序號(hào)、確認(rèn)號(hào)

（9）TCP——首部格式——數(shù)據(jù)偏移、保留、窗口

（10）TCP——首部格式——標(biāo)志位、緊急指針

（11）TCP——首部格式——校驗(yàn)和、填充、選項(xiàng)

五、第五章——運(yùn)輸層

1、運(yùn)輸層概述

網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與主機(jī)

運(yùn)輸層實(shí)現(xiàn)端口到端口（進(jìn)程與進(jìn)程）

運(yùn)輸層協(xié)議 = 端到端協(xié)議

2、運(yùn)輸層端口號(hào)、復(fù)用、分用

（1）熟知端口號(hào)、登記端口號(hào)、短暫端口號(hào)

注意：端口號(hào)的范圍——0~65535

端口號(hào)是用于標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序或服務(wù)的通信端口。它是一個(gè)16位的數(shù)字，范圍從0到65535。

0到1023是熟知端口號(hào)（Well-known Ports），

1024到49151是登記端口號(hào)（Registered Ports），

49152到65535是短暫端口號(hào)（Dynamic or Private Ports）。

熟知端口號(hào)是廣泛使用和標(biāo)準(zhǔn)化的一些常用端口號(hào)，由IANA指定。

登記端口號(hào)是由IANA進(jìn)行登記但沒有被廣泛使用或標(biāo)準(zhǔn)化的一些端口號(hào)，范圍在1024到49151之間。

短暫端口號(hào)是臨時(shí)分配給客戶端的端口號(hào)，范圍在49152到65535之間。

（2）熟知端口號(hào)

（3）發(fā)送方復(fù)用、接收方分用

發(fā)送方復(fù)用（Sender Multiplexing）和接收方分用（Receiver Demultiplexing）是指通過端口號(hào)來(lái)將多個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分和傳輸?shù)倪^程。

發(fā)送方復(fù)用是指發(fā)送方的運(yùn)輸層將來(lái)自不同應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，并使用源端口號(hào)將這些數(shù)據(jù)分配給不同的傳輸連接。每個(gè)傳輸連接都與一個(gè)唯一的目標(biāo)端口號(hào)相關(guān)聯(lián)，這樣在接收端可以根據(jù)目標(biāo)端口號(hào)將數(shù)據(jù)正確地交付給對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。

接收方分用是指接收方的運(yùn)輸層根據(jù)目標(biāo)端口號(hào)將到達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)，確保這些數(shù)據(jù)被正確地交付給相應(yīng)的應(yīng)用程序。接收方依靠目標(biāo)端口號(hào)來(lái)識(shí)別傳輸連接，并將數(shù)據(jù)傳遞給相應(yīng)的應(yīng)用程序，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分發(fā)和傳輸。

通過發(fā)送方復(fù)用和接收方分用，不同應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)可以共享同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，并通過運(yùn)輸層使用端口號(hào)進(jìn)行區(qū)分和傳輸。

這種復(fù)用和分用的機(jī)制有效地提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率和通信效率。

3、UDP與TCP對(duì)比

注意：TCP面向字節(jié)流、UDP面向報(bào)文

（1）UDP

UDP是一個(gè)無(wú)連接協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，當(dāng)它想傳送時(shí)就簡(jiǎn)單地去抓取來(lái)自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。在發(fā)送端，UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計(jì)算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP把每個(gè)消息段放在隊(duì)列中，應(yīng)用程序每次從隊(duì)列中讀一個(gè)消息段。

（2）為什么TCP面向字節(jié)流、UDP面向報(bào)文？

TCP 面向字節(jié)流：

TCP 將數(shù)據(jù)視為字節(jié)流，發(fā)送端將連續(xù)的字節(jié)流分成合適的大?。ǜ鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整）進(jìn)行發(fā)送，接收端再將其按照相同的字節(jié)順序重組成原始數(shù)據(jù)。

發(fā)送的字節(jié)流被切割成多個(gè) TCP 分段（Segment），每個(gè)分段都有序號(hào)，以便接收端可以按正確的順序重組。TCP 在傳輸過程中會(huì)提供流量控制、擁塞控制和丟失重傳等機(jī)制，確保數(shù)據(jù)可靠地到達(dá)。由于 TCP 的可靠性保證，它能夠提供一個(gè)高層次的抽象，將應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)傳輸看作一個(gè)連續(xù)的字節(jié)流。

UDP 面向報(bào)文：

UDP 則將數(shù)據(jù)視為報(bào)文，每個(gè) UDP 分組（Datagram）都是一個(gè)獨(dú)立的消息單元，具有自己的頭部和標(biāo)識(shí)信息。

UDP 不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行切割或重新組裝，發(fā)送方的每個(gè)報(bào)文都作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體發(fā)送給接收方。每個(gè)報(bào)文都有自己的標(biāo)識(shí)信息，接收方根據(jù)報(bào)文的邊界來(lái)區(qū)分不同的報(bào)文。

由于 UDP 不提供可靠性保證，發(fā)送的報(bào)文可能會(huì)丟失、重復(fù)或亂序到達(dá)。應(yīng)用程序需要自己處理這些問題，因此 UDP 提供了一個(gè)更加輕量級(jí)和低開銷的傳輸機(jī)制。

總結(jié)：

TCP 是面向字節(jié)流的協(xié)議，它提供可靠的、有序的、基于連接的數(shù)據(jù)傳輸。

UDP 是面向報(bào)文的協(xié)議，它提供簡(jiǎn)單的、無(wú)連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

TCP 的面向字節(jié)流特性使其適合于需要可靠性和順序性的應(yīng)用，

?UDP 的面向報(bào)文特性使其適合于快速傳輸和對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用。

報(bào)文：就是獨(dú)立的數(shù)據(jù)單元（所以丟了也問題不大）

字節(jié)流：就是連續(xù)的數(shù)據(jù)，相互是需要拼接的（所以要保障可靠性）

4、TCP各種機(jī)制

（1）TCP——流量控制

不太發(fā)送太快，速度要一致！??！

1、建立連接：主機(jī)告訴服務(wù)器，自己的窗口大小（服務(wù)器就會(huì)調(diào)整自己的流量窗口，和目的主機(jī)同步）

2、當(dāng)窗口中的數(shù)據(jù)包發(fā)送后，就開始計(jì)時(shí)，如果一直到超時(shí)，都沒有得到ACK確認(rèn)，就重發(fā)！

3、服務(wù)器當(dāng)?shù)玫紸CK確認(rèn)后，就可以根據(jù)相關(guān)信息，移動(dòng)和調(diào)整窗口，繼續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)

1、當(dāng)主機(jī)窗口為0時(shí)，服務(wù)器會(huì)開啟（0窗口計(jì)時(shí)器）

2、持續(xù)發(fā)送探測(cè)報(bào)文，以此等待主機(jī)有空閑窗口，進(jìn)行接收信息

3、期間，如果報(bào)文如果有丟失，就會(huì)進(jìn)入死鎖局面

4、在TCP中，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)丟包或連接中斷情況時(shí)，并不會(huì)直接導(dǎo)致死鎖局面。TCP具有超時(shí)重傳機(jī)制和連接恢復(fù)機(jī)制，可以通過重發(fā)數(shù)據(jù)、重新建立連接等措施來(lái)處理異常情況。

習(xí)題

（2）擁塞控制

慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復(fù)

（2）擁塞控制 ——慢開始 & 擁塞避免

通過（慢開始 & 擁塞避免）算法，讓發(fā)送數(shù)據(jù)的量維持在一定的值?。?！

cwnd：可發(fā)送一次性報(bào)文段的個(gè)數(shù)

swnd：發(fā)送窗口

ssthresh：慢開始門限閾值

這兩個(gè)算法——容易讓傳輸效率降低??！（具體原因看下圖）

（2）擁塞控制 ——快重傳 & 快恢復(fù)

快重傳：報(bào)文段丟失了，就讓對(duì)方快速告訴我（連續(xù)喊我3次，那么我就信了，就重傳）

不會(huì)因?yàn)閳?bào)文段的丟失，傻傻的等著超時(shí)再重傳，而導(dǎo)致后面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)都失效！

（其實(shí)，就是兩者約定好，當(dāng)發(fā)生了這種情況該怎么做）協(xié)議就是這樣滴~

快恢復(fù)：不是像擁塞避免那樣，直接把發(fā)送窗口的值置為1（太der了）

（2）擁塞控制 ——總結(jié)

慢開始：發(fā)送數(shù)據(jù)的段數(shù)，從1開始，當(dāng)段數(shù)小于【門限閾值】時(shí)，段數(shù)為指數(shù)上升

擁塞避免：當(dāng)段數(shù)大于【門限閾值】時(shí)，段數(shù)逐步+1

注意：當(dāng)發(fā)生了【超時(shí)重傳】時(shí)，將會(huì)把發(fā)送窗口大小設(shè)為1

快重傳：當(dāng)發(fā)生【個(gè)別報(bào)文段】丟失時(shí)（不是通道擁塞，超時(shí)造成的），由接受方喊3次，然后重傳

快恢復(fù)：當(dāng)出現(xiàn)【個(gè)別掉點(diǎn)】時(shí)，就讓【發(fā)送窗口大小】和【門限閾值】設(shè)置為【當(dāng)前發(fā)送窗口大小的一半】——以此實(shí)現(xiàn)快恢復(fù)（與超時(shí)重傳情況下不同喲?。?/span>

習(xí)題：

?慢開始（Slow Start）：

• 在 TCP 建立連接后，發(fā)送方會(huì)將發(fā)送窗口大小初始化為一個(gè)較小的值。
• 發(fā)送方起初以指數(shù)級(jí)別遞增發(fā)送段的數(shù)量，即每次窗口大小翻倍，因此稱為慢開始。
• 當(dāng)達(dá)到一個(gè)門限閾值（通常由擁塞窗口大小決定）時(shí)，發(fā)送方會(huì)進(jìn)入擁塞避免階段。

擁塞避免（Congestion Avoidance）：

• 在擁塞避免階段，發(fā)送方每經(jīng)過一個(gè)往返時(shí)間就將擁塞窗口（發(fā)送窗口大?。┘?，使得發(fā)送段的數(shù)量逐漸增加
• 通過逐漸增加發(fā)送段的數(shù)量來(lái)控制發(fā)送速率，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。

超時(shí)重傳（Timeout Retransmission）：

• 如果發(fā)送方在一定時(shí)間內(nèi)未收到接收方的確認(rèn) ACK，就會(huì)認(rèn)為有段丟失或網(wǎng)絡(luò)狀況不佳，觸發(fā)超時(shí)重傳機(jī)制。
• 在超時(shí)重傳時(shí)，將發(fā)送窗口大小設(shè)置為1，重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)段。

快重傳（Fast Retransmit）：

• 當(dāng)接收方接收到亂序的報(bào)文段，但后續(xù)的報(bào)文段已經(jīng)到達(dá)時(shí)，會(huì)立即向發(fā)送方發(fā)送重復(fù)的 ACK 確認(rèn)。
• 當(dāng)發(fā)送方連續(xù)收到3個(gè)相同的確認(rèn) ACK 時(shí)，會(huì)立即重傳下一個(gè)未收到確認(rèn)的報(bào)文段，而無(wú)需等待超時(shí)。

快恢復(fù)（Fast Recovery）：

• 當(dāng)發(fā)送方收到快重傳的確認(rèn) ACK 后，會(huì)將擁塞窗口大小設(shè)置為當(dāng)前發(fā)送窗口大小的一半，并進(jìn)行擁塞避免。
• 這樣可以快速恢復(fù)發(fā)送方的發(fā)送速率，而不需要執(zhí)行慢開始的過程。

流量控制（Flow Control）：

• TCP 使用滑動(dòng)窗口機(jī)制來(lái)進(jìn)行流量控制，確保發(fā)送方不會(huì)淹沒接收方。
• 接收方通過發(fā)送窗口大小告知發(fā)送方自己的可接收能力，發(fā)送方會(huì)根據(jù)接收窗口大小來(lái)控制發(fā)送速率。

（3）TCP——超時(shí)重傳

超時(shí)重傳時(shí)間的選擇是TCP最復(fù)雜的問題之一

超時(shí)閾值太小（容易超時(shí)）、太大（空閑時(shí)間較大，傳輸效率降低）

超時(shí)重傳時(shí)間（計(jì)算公式采用——加權(quán)平均）——在每一次成功傳輸后

但是！難以正確計(jì)算【超時(shí)重傳時(shí)間】（具體情況，看下圖）

Karn算法：

既然你重傳后，無(wú)法正確計(jì)算【往返時(shí)間】，那么我就不管【重傳這一情況】。

弊端：如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一直保持擁塞，就會(huì)一直導(dǎo)致重傳（因?yàn)槟銢]有考慮重傳的計(jì)算，就不會(huì)修改超時(shí)時(shí)間閾值）

修正：重傳后，把RTO增大一些

模擬練習(xí) （這個(gè)公式有點(diǎn)難記，忘記了，可以再去看看視頻結(jié)尾）

5.6 TCP超時(shí)重傳時(shí)間的選擇_嗶哩嗶哩_bilibili

公式

（4）TCP——可靠傳輸

字節(jié)為單位——滑動(dòng)窗口

利用三個(gè)指針——我們可以確認(rèn)很多東西（窗口大小，已發(fā)送數(shù)據(jù)，未發(fā)送數(shù)據(jù)）

注意事項(xiàng)?。?！

雙方窗口可能不一樣大、全雙工、數(shù)據(jù)如何處理、如何確認(rèn)收到？

習(xí)題

?

（5）TCP——連接建立（※）

不能用兩報(bào)文握手（畢竟，相當(dāng)于你主機(jī)發(fā)送一個(gè)建立連接，服務(wù)器就會(huì)進(jìn)入連接狀態(tài)）

這是非常不好滴（對(duì)服務(wù)器來(lái)說(shuō)，太容易被惡搞了）

雖然對(duì)于這個(gè)三報(bào)文握手，仍有SYN洪水和ACK洪水，但是總比兩報(bào)文要好一點(diǎn)點(diǎn)

seq：隨機(jī)的值

通過三次握手的過程，雙方確認(rèn)了對(duì)方的能力與意愿建立連接，并確保了初始序列號(hào)的一致性。這有助于避免惡意主機(jī)的濫用和預(yù)防網(wǎng)絡(luò)中的重復(fù)連接。

盡管三次握手不能完全消除洪水攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，但它是確保連接可靠性和安全性的基本機(jī)制。

在實(shí)際應(yīng)用中，還可以采取其他安全措施，如防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）、反洪水限制等來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

（6）TCP——連接釋放（※）

四次揮手

當(dāng)主機(jī)故障后，服務(wù)器如何判別？

每隔一段時(shí)間，就發(fā)送一個(gè)【探測(cè)報(bào)文】，如果連續(xù)10次無(wú)響應(yīng)，就自動(dòng)斷開連接！

（7）TCP——首部格式

?

這里可以和IP數(shù)據(jù)報(bào)、數(shù)據(jù)幀；進(jìn)行對(duì)比記憶（源IP/MAC地址和目的IP/MAC地址）

源端口、目的端口

序號(hào)、確認(rèn)號(hào)、確認(rèn)標(biāo)志位ACK

重點(diǎn)?。。。ㄇf(wàn)別被搞混了）

認(rèn)真看看下面的圖！（客戶和服務(wù)器發(fā)送的信息）

我已經(jīng)寫上了每一個(gè)數(shù)據(jù)的意義！（這兩個(gè)是在相互交流的喲?。。。?/span>

（8）TCP——首部格式——端口、序號(hào)、確認(rèn)號(hào)

（9）TCP——首部格式——數(shù)據(jù)偏移、保留、窗口

注意：偏移量（重點(diǎn)！?。。┐翱冢ㄓ脕?lái)流量控制的?。?/span>?

（10）TCP——首部格式——標(biāo)志位、緊急指針

（11）TCP——首部格式——校驗(yàn)和、填充、選項(xiàng)

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