運輸層概述：
網路層是為主機之間提供邏輯通訊，而運輸層是為應用程序之間提供端到端的邏輯通訊。
網路層只對ip資料報的首部進行檢驗，而運輸層對協議的首部和資料部分都進行檢驗。
運輸層有兩種不同的運輸協議：一對一的可靠的面向連線的tcp和不可靠的無連線的udp，兩者對應的資料單元分別是tcp報文段和udp使用者資料報。
運輸層是通過埠號，復用和分用網路層（ip層）的，該埠不是作業系統的程序識別符號，而是應用層的各種協議程序與運輸實體進行層間互動的一種位址。
運輸層的埠號是16位的，分為伺服器端使用的埠號和客戶端使用的埠號；
伺服器端使用的埠號又分為熟知埠號（所有使用者都知道），比如http的埠號為80，還有一種叫登記埠號（顧名思義）；
客戶端使用的埠號又稱短暫埠號，只在客戶程序執行時才動態選擇，用於伺服器端回發資料給客戶端，通訊結束就不復存在。
使用者資料報協議udp：
udp是無連線的，使用盡最大努力交付，以及面向報文的；應用層交給udp多長的報文，udp就照樣傳送，同時加上udp首部，因此，應用層交付的報文長度要控制好，不能太長也不能太短，否則都會降低ip層的效率。
udp的首部由源埠、目的埠、長度、檢驗和組成；udp檢驗和計算的時候要加上偽首部，偽首部由源ip位址、目的ip位址、運輸層協議號（17、6）和udp長度組成。
傳輸控制協議tcp：
tcp是面向連線的，一對一的，可靠交付的，提供全雙工通訊，面向位元組流的；同時應用層無需關注交付的報文長度，因為，報文長度由視窗值、擁塞程度等決定。
可靠傳輸的工作原理：
停止等待協議、超時重傳（超時計時器）、確認丟失操作和確認遲到操作，這些合起來叫做自動重傳請求arq，使得在不可靠的傳輸網路上實現可靠的通訊。
但是這樣會導致通道利用率很低，於是產生了連續arq協議和滑動視窗協議，傳送方是無需確認的連續傳送視窗中的所有位元組，接收方採用累積確認，即對按序到達的最後乙個分組傳送確認（注意確認分組之後的分組的接收情況，傳送方無從得知，只能一律重發，這叫go-back-n，但也有一定的方法解決）。
tcp報文段的首部格式（前20個位元組是固定的，後面都是可選的，總長最多60個位元組）：
固定部分包括：
源埠、目的埠、
序號（32位）：tcp傳送的位元組流中的每乙個位元組都按順序編號，序號欄位是指本報文段所傳送資料的第乙個位元組的序號
資料偏移：即首部總長度
緊急urg：置1即放到本報文段資料的最前面
確認ack：僅當ack=1時，確認號字段才有效，連線建立之後所有的報文的ack必須為1
推送psh、復位rst、同步syn、終止fin
視窗（2位元組）：指的是傳送本報文段的一方的接收視窗，視窗值作為接收方讓傳送方設定其傳送視窗的依據
檢驗和、緊急指標、以及拓展選項：
其中較重要的是最大報文長度mss，指的是資料字段的最大長度，在建立連線的過程中，雙方就將把自己支援的mss寫入這一字段，雙方值可以不一樣，如果沒有填寫，則預設為536位元組長
視窗擴大（顧名思義）
時間戳：計算報文段的往返時間rtt和防止序號繞回
選擇確認：用來報告收到的不連續的位元組塊的邊界，最多報告4個位元組塊，一定程度上解決go-back-n問題
tcp可靠傳輸的實現：
核心：以位元組為單位的滑動視窗
注意：傳送快取包含傳送視窗，傳送視窗不僅取決於對方的接收視窗，還會根據擁塞程度適當減小傳送視窗，接收視窗由接收快取的大小決定。
接收方必須有累計確認的功能，同時確認推遲的時間不應超過0.5s
超時重傳時間選擇：karn演算法：在計算加權平均rtt時，只要報文重傳了，就不採用其時間樣本。實際上，報文重傳一次，超時重傳時間就增大一倍，較為合理。
tcp的流量控制：
利用滑動視窗機制中的序號、確認號、視窗號實現流量控制；
必須考慮傳輸效率：
可以用不同的機制來控制tcp報文段的傳送時機：
1. tcp維持乙個變數，等於mss，只要快取中存放的資料達到mss位元組時，就組裝成乙個tcp報文段傳送出去；
2. 由傳送方的應用程序指明要求傳送報文段，即tcp支援的推送（psh）操作；
3. 傳送方的乙個計時器期限到了，這時就把當前已有的快取資料裝入報文段（但長度不能超過mss），傳送出去。
在tcp中廣泛使用的是nagle演算法：即邊快取邊傳送報文段，即第一次傳送乙個位元組，之後每次收到接收方的確認後，就組裝所有的快取資料成報文段（但長度不能超過mss）並傳送出去；同時該演算法還規定，當快取中的資料已到達傳送視窗大小的一半或已到達mss時，就立即傳送乙個報文段。
遇到糊塗視窗綜合症（即應用程式每次只從接收快取中讀取1個位元組）時，可以讓接收方等到接收快取中有mss長度或一半空閒空間後再傳送確認資訊。總之，傳送方和接收方都不要太急，有一點點資料就傳送資料報文或一點點空間就傳送確認報文。
tcp的擁塞控制：
擁塞控制和流量控制的區別：
擁塞控制是防止過多的資料注入到網路中，這樣可以使網路中的路由器或鏈路不致過載；擁塞控制都有乙個前提，網路能夠承受現有的網路負荷。擁塞控制是乙個全域性性的過程，涉及到所有的主機、路由器以及與降低網路傳輸效能有關的所有引數。
流量控制是指點對點通訊流量的控制，是個端到端的問題（接收端控制傳送端），流量控制是抑制傳送端傳送資料的速率，以便接收端來得及接收。
擁塞控制的兩個概念：輸入負載（網路負載）即單位時間內輸入給網路的分組數目，吞吐量即單位時間內從網路中輸出的分組數目。所謂擁塞，就是在吞吐量達到飽和之前，就出現輸入負載小於吞吐量的情況，此時就需要擁塞控制。
常見的擁塞控制方法：
擁塞控制中傳送方維持乙個擁塞視窗（cwnd），和之前由接收視窗（rwnd）決定的視窗無關，兩者取較小者作為最後的傳送方視窗大小
1. 慢開始演算法（指數增長）：從初始cnwd（乙個mss）開始，每經過乙個傳輸輪次（傳送視窗中的資料都傳送出去，並且接收到最後資料的確認），擁塞視窗cnwd就加倍。（本質是每收到對乙個對新報文的確認後（重傳的不算在內），就把擁塞視窗增加乙個mss長度）
2. 擁塞避免演算法（線性增長）：當慢開始演算法執行到，cwnd等於白慢開始門限後，開始執行擁塞避免演算法，即每經過乙個傳輸輪次，擁塞視窗只增加乙個mss長度。（本質是每收到對乙個對新報文的長度的確認後，就把擁塞視窗增加乙個(mss * mss / cwnd)長度）
如果出現網路擁塞，則將慢開始門限的大小減半，並重新開始執行慢開始演算法。
3. 快重傳演算法：收到失序的報文段後立即發出重複確認（之前最後一次有序報文段的確認），快重傳規定傳送方只要一連收到三個重複確認，就立即重傳對方尚未收到的報文段。
4. 快恢復演算法：傳送方只要一連收到三個重複確認，就將慢開始門限的大小減半，由於傳送方認為網路可能沒有發生擁塞（一連收到三個重複確認就說明了這點），就把cwnd設值為新的慢開始門限，並繼續執行擁塞避免演算法。
在採用快恢復演算法時，慢開始演算法只在tcp連線時或網路超時時才使用。
5. 隨機早期檢測red：路由器機制，防止出現全域性同步，許多tcp連線在同一時間突然都進入到慢開始狀態。
tcp的運輸連線管理：
運輸連線有三個階段：連線建立、資料傳送和連線釋放。
連線建立是三次握手：
接收方的tcp伺服器程序先建立傳輸控制塊tcb，準備接收客戶程序的連線請求；
傳送方的tcp客戶程序建立傳輸控制塊tcb，然後向接收方發出連線請求報文段；
接收方收到連線請求報文段後，如同意建立連線，則向傳送方發出確認報文段；
傳送方收到確認報文段後，還要向接收方發出確認報文段，此時傳送方已進入已連線狀態；
接收方收到後確認報文段後，也進入到已連線狀態。
出現第三次握手，是為了防止已失效的連線請求報文段滯留在網路的某處，在上一次tcp連線釋放之後，接收方又接收到了該請求報文段，從而產生錯誤。
連線釋放是四次握手：
傳送方先發出連線釋放報文段；
接收方接收到連線釋放報文段後，就向傳送方發出確認報文段，這時接收方tcp伺服器程序通知高層應用程序，傳送方到接收方這個方向的連線就釋放了，即傳送方已不能傳輸資料到接收方了；
傳送方收到確認報文段後，就等待接收方發出連線釋放報文段；
接收方如沒有資料傳送，就發出連線釋放報文段；
傳送方接收到連線釋放報文段後，就向接收方發出確認報文段；
此時，tcp連線還沒有釋放掉，傳送方必須經過時間等待計時器設定的時間2msl後，才進入結束狀態，而接收方稍早一點，在接收到確認之後，就進入結束狀態。
傳送方必須經過時間等待計時器設定的時間2msl，是因為接收方最後一次可能沒有接收到確認訊號，則接收方會重傳請求，而傳送方接收到連線釋放報文段後就結束，就會接收不到新的連線請求，接收方也就不能進入結束狀態。
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