关于传输层那点事

1. 传输层是干啥的？

传输层协议为运行在不同主机上的应用进程之间提供逻辑通信（logic communication）， 使通信双方不用关心对方的物理位置。运输层协议是在端系统中而不是在路由器中实现的。 

2. 运输层与网络层啥关系？

网络层提供的主机之间的逻辑通信，而运输层为运行在不同主机上的进程之间提供的逻辑通信。 运输层协议能够提供的服务，常常受制于底层网络层协议的服务模型，但是即使底层网络协议是不可靠的，也就是说网络层协议会使分组丢失篡改和冗余，运输层协议，也能为应用程序提供可靠的数据传输服务。 什么是运输层多路复用与多路分解？，是将由网络层提供的主机到主机交付服务，延伸到为运行在主机上的应用程序，提供进程到进程的交互服务，一个进程有一个或多个套接字，这个套接字是应用层与运输层的接口，将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的工作称为**多路分解***，在原主机从不同套接字中收集数据块儿，并为每个数据块封装上首部信息，从而生成报文段，然后将报文传输到网络层，所有这些工作称为多路复用***。 无连接的多路复用与多路分解实现： Udp套接字是由一个二元组来全面标识的，该二元组包含一个目的IP地址和一个目的端口号，如果两个udp报文段有不同的源IP地址和源端口号，但具有相同的目的IP地址和目的端口号，这两个报文段将通过相同的目的套接字，被定向到相同的目的进程。 那么源端口号与源IP地址有什么用呢？他们是会被用作返回地址的一部分，当server端需要向client端发送数据时，会提取报文段中的源IP和源端口号作为发送的目的端。 面向连接的多路复用与多路分解， TCP套接字由一个4元组标示，这个4元组包括源IP地址，源端口号，目的IP地址及目的端口号。两个具有不同源IP地址和源端口号的到达TCP报文段，将被定向到两个不同的套接字。 在Web server 端，连接套镜字与进程之间并不总是存在着一一对应的关系，因为一套系统进程的资源是有限的，所以在当今高性能的web服务器通常只有一个进程，但是会为每一个新的客户连接，创建一个具有新连接套接字的新线程。

无连接运输：UDP

Udp除了复用/分解功能及少量的差错检测（校验和）外，几乎没有对IP增加别的东西----udp从应用进程得到数据，附加用于多路复用，分解服务的源和目的端口号字段以及两个其他小子段（长度，检验和），然后将形成的报文交给网络层。 udp是在发送报文段之前，发送方和接收方的运输层实体之间没有握手，正因为如此udp被称为是无连接的。 Udp虽然无连接状态，不可靠，但是为什么很多应用程序还是选择使用udp呢？原因如下： 关于何时发送什么数据，应用层控制更为精细。采用udp时只要应用程序将数据传送给udp， udp就会将此数据打包进udp报文段并立即将其传递给网络层。一些实时应用通常要求最小的发送速率，不希望过分的延迟，报文段和发送和传送，而且能容忍一些数据丢失。TCP服务模型就不是非常适合这种应用。无需建立链接。因此udp不会引入建立连接的时间。无连接状态，TCP需要在系统维护连接状态，但是有UDP不需要，也不需要追踪这些维护状态需要的参数。所以相比TCP来说需要更少的资源开销。分组首部开销小，每个TCP报文段都有20个字节的首部开销，而udp只有8个字节的首部开销。 UDP报文段结构如下： UDP的检验和提供了差错检测功能，用于确定UDP报文段从源到达目的 过程中比特是否发生变化。

可靠数据传输

一步一步完善传输协议 版本1：假定底层信道完全可靠，即无 bit error，无 package lost，发送端与接收端各只有一个状态机。 版本2：为了处理Bit 受损，设计出版本 2， 增加 ACK NAK 反馈机制，—但是如果 ACK NAK本身出错了怎么办—发送方重传—接收方如何识别是新报还是重传包—对发送数据进行排序。 一旦ack1，或者pkt1 loss，sender端就需要等待超时，这样影响效率，浪费时间。 所以这叫停等协议。 为了提高效率，引入流水线可靠数据传输协议， 流水线协议的特点：

增加了序号范围，因为流水线相当于同时传输多个分组，而每个分组需要一个唯一端序号。sender 和 receiver 需要缓存多个分组。解决流水线差错恢复有两种方式： （go-back-N） (selective repeat). 什么是go-back-N 和 selective repeat，呢，见下篇。