目錄

• 一、傳輸層的基本協(xié)議
• 二、面向連接服務和無連接服務
• 三、TCP
• • （一）TCP的基本概念
  • （二）TCP的三種機制
  • （三）TCP的報文首部格式
  • （四）TCP三次握手
  • （五）TCP釋放連接
• 四、UDP
• • （一）UDP的基本概念
  • （二）UDP首部結構
  • （三）協(xié)議端口號
  • • 1、系統(tǒng)端口
    • 2、登記端口
    • 3、客戶端使用端口
• 結語

一、傳輸層的基本協(xié)議

傳輸層依靠的基本協(xié)議是TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議），傳輸層的相關知識由這兩部分協(xié)議展開。

二、面向連接服務和無連接服務

面向連接服務，分為三步：建立連接、使用連接和釋放連接，即首先要建立一條通信線路，然后在正式傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)分組就不再需要攜帶目的地址，可靠性高，但它相比無連接服務其效率低，例如TCP協(xié)議。
無連接服務，由系統(tǒng)選定路線進行傳輸，收發(fā)方只有在傳輸數(shù)據(jù)時才處于激活狀態(tài)，其下層資源動態(tài)分配，相比面向連接服務，它更加靈活、通信比較迅速且開銷小，但可靠性低，不能防止報文出錯，例如IP協(xié)議、UDP協(xié)議。

三、TCP

（一）TCP的基本概念

TCP是一種可靠的、面向連接服務的字節(jié)流服務，源主機在傳輸數(shù)據(jù)時要先與目標主機建立連接，然后被編號的數(shù)據(jù)段按順序進行收發(fā)，且同時對每個數(shù)據(jù)段進行確認，從而保證了可靠性，若沒有收到確認則會再次發(fā)送。

（二）TCP的三種機制

TCP是建立在無連接服務的IP基礎上，通過三種機制實現(xiàn)面向連接服務：
1、使用序號對數(shù)據(jù)報標記，便于接收服務向高層傳遞數(shù)據(jù)之前調(diào)整錯序的數(shù)據(jù)報。
2、通過使用確認、校驗和定時器系統(tǒng)提供可靠性。
3、使用窗口機制調(diào)整數(shù)據(jù)流量，即可變大小的滑動窗口協(xié)議減小接收方緩沖區(qū)滿而造成丟失數(shù)據(jù)報文的可能性，從而實現(xiàn)流量控制。

（三）TCP的報文首部格式

TCP的報文首部格式有以下：

1、源端口
字段長度為16位，用于標識源端和目標端的應用進程，端口號取值范圍為0-65535。
2、序列號
又稱為報文段序號，字段長度為32位。
3、確認號
字段長度為32位，即對方下一個報文段的第一個數(shù)據(jù)字段的序號。
4、報頭長度
又稱為數(shù)據(jù)偏移字段，字段長度為4位，單位32位，沒有選項字段的TCP頭部長度為20字節(jié)，最多可以有60字節(jié)的TCP頭部長度。
5、保留字段
字段長度為6位，通常設置為0。
6、標記
當請求方發(fā)出同步SYN連接請求后，等待對方回答同步SYN、確認ACK，這樣防止建立錯誤的連接。
（1）緊急URG：緊急有效，需要盡快傳送；
（2）確認ACK：建立連接后的報文回應，ACK置1；
（3）推送PSH：接收方應將該報文盡快交給上層協(xié)議，無需等待緩存滿；
（4）復位RST：重新連接；
（5）同步SYN：發(fā)起連接，即當TCP實體要建立連接時，其段頭中的SYN標志置1；
（6）終止FIN：釋放連接。
7、窗口大小
字段長度為16位，該字段用于進行流量控制（通過可變大小的滑動窗口協(xié)議），作為接收方讓發(fā)送方設置其發(fā)送窗口的依據(jù)，該值為期望下一次接收的字節(jié)數(shù)。
8、校驗和
字段長度為16位，對整個TCP報文段進行校驗和計算，并由目標端進行驗證。
9、緊急指針
字段長度為16位，它是一個偏移量，和序號字段中的值相加表示緊急數(shù)據(jù)最后一個字節(jié)的序號。
10、選項
字段長度可變，可變至40字節(jié)，為保證報文長度是32位的倍數(shù)，因此還需要填充0。

（四）TCP三次握手

TCP協(xié)議使用三次握手機制建立連接，其目的是使數(shù)據(jù)段的發(fā)送和接收同步，同時也向其它主機表明其一次可接收的數(shù)據(jù)量（窗口大小）并建立邏輯連接，雙方通信前源主機和目標主機都處于CLOSED狀態(tài)。
1、第一次握手
源主機發(fā)送一個SYN=1的TCP數(shù)據(jù)段，同時標明初始序號ISN，ISN是一個隨時間變化的隨機值，即SYN=1，SEQ=x，源主機進入SYN-SENT狀態(tài)。
2、第二次握手
目標主機收到SYN包后，發(fā)回確認數(shù)據(jù)報文，即ACK=1，同時確認序號字段，表明目標主機期待收源主機下一個數(shù)據(jù)段的序號，即ACK=x+1。
數(shù)據(jù)段中另外設置SYN=1，并包含目標主機的段初始序號y，即ACK=1，確認序號ACK=x+1，SYN=1，自身序號SEQ=y，此時目標主機進入SYN-RCVD狀態(tài)，源主機進入ESTABLISHED狀態(tài)。
3、第三次握手
源主機再回送一個確認數(shù)據(jù)段，同樣帶有遞增的發(fā)送序號和確認序號，即ACK=1，確認序號ACK=y+1，自身序號SEQ+1。經(jīng)過三次握手后，源主機就可以與目標主機互相收發(fā)數(shù)據(jù)。

（五）TCP釋放連接

TCP釋放連接分為四步，此時源主機和目標主機都處于ESTABLISHED狀態(tài)。
1、第一步
源主機發(fā)送一個釋放報文，FIN=1，自身序號SEQ=x，源主機進入FIN-WAIT狀態(tài)。
2、第二步
目標主機接收到報文后發(fā)送確認報文，即ACK=1，確認序號ACK=x+1，自身序號SEQ=y，目標主機進入CLOSE-WAIT狀態(tài)，此時TCP連接處于半關閉狀態(tài)，源主機已經(jīng)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，但目標主機仍可發(fā)送數(shù)據(jù)。源主機在接收到ACK報文后等待目標主機發(fā)出FIN報文。
3、第三步
目標主機確認沒有數(shù)據(jù)后，發(fā)出釋放報文，即FIN=1，ACK=1，確認序號ACK=x+1，自身序號SEQ=z，此時目標主機進入LAST-ACK狀態(tài)。
4、第四步
源主機接收到釋放報文后，對目標主機發(fā)送確認報文，即ACK=1，確認序號ACK=z+1，自身序號SEQ=x+1，等待一段時間確定確認報文到達后，源主機進入CLOSED狀態(tài)，目標主機在接收到確認報文后，也進入CLOSED狀態(tài)。

四、UDP

（一）UDP的基本概念

用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）是一種不可靠的、無連接服務的數(shù)據(jù)報服務，它在IP層之上提供了端口尋址能力，數(shù)據(jù)附加源端口號和目標端口號等UDP報頭字段后，直接發(fā)往目的主機，在傳送數(shù)據(jù)較少且較小的情況下，UDP比TCP顯得更加高效。

（二）UDP首部結構

UDP的首部格式有以下：

1、源端口號
字段長度為16位，與TCP中的端口號字段作用相同，用于標識源端的應用進程，在需給對方回信時用，不需要時為0。
2、目標端口號
字段長度為16位，與TCP中的端口號字段作用相同，用于標識目標端的應用進程，在需目標交付報文時用到。
3、長度字
字段長度為16位，用于標明UDP頭部和UDP數(shù)據(jù)的總長度字節(jié)。
4、校驗和
該字段為可選項，長度為16位，用于校驗UDP頭部和UDP數(shù)據(jù)，有錯時就丟棄。

（三）協(xié)議端口號

協(xié)議端口號是用于標識目標主機進程的方法，TCP/IP協(xié)議中使用16位的端口號來標識端口，即端口號的取值為0-65535。
協(xié)議端口號可分為系統(tǒng)端口、登記端口和客戶端使用端口三種。

1、系統(tǒng)端口

常用的系統(tǒng)端口協(xié)議號有以下：

協(xié)議號英文名稱用途

20	FTP-DATA	FTP數(shù)據(jù)傳輸
21	FTP	FTP控制
22	SSH	SSH登錄
23	telnet	遠程登錄
25	SMTP	簡單郵件傳輸協(xié)議
53	DNS	域名解析
67	DHCP	DHCP服務器開啟，用于監(jiān)聽和接收客戶請求信息
68	DHCP	客戶端開啟，用于接收DHCP服務器的消息回復
69	TFTP	簡單FTP
80	HTTP	超文本傳輸
110	POP3	郵局協(xié)議
143	IMAP	交互式郵件存取協(xié)議
161	SNMP	簡單網(wǎng)管協(xié)議
162	SNMP(trap)	SNMP Trap報文
443	HTTPS	加密的超文本傳輸服務

2、登記端口

該端口是為沒有熟知端口號的應用程序使用的，端口號范圍為1024-49151。

3、客戶端使用端口

該端口在客戶端進程運行時動態(tài)使用，使用完后，進程會釋放端口，端口號范圍為49152-65535。

結語

記錄一下，這是2021年的最后一篇文章，希望2022新的一年，大家事業(yè)沖沖沖！！！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的（*长期更新）软考网络工程师学习笔记——Section 8 传输层的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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