自学笔记

网络工作原理3

传输层

传输层的基本服务

 核心任务： 是为应用进程之间提供端到端的逻辑通信服务
 主要功能包括：
             1 传输层寻址
             2 应用报文的分段（发送端）和重组（接收端）
             3 报文的差错检测
             4 进程间的端到端可靠的数据数据传输
             5 面向应用层实现复用和分解
             6 端到端的流量控制
             7 拥塞控制

传输层的功能

  传输层协议提供端到端的逻辑通信服务，协议只需要在端系统种实现，通信的真正端点不是主机，而是主机的应用程序
  
  
  传输层提供2种服务：
                  1 无连接的服务：
                                数据传输之前不需要与对端进行任何信息交换（即握手）直接构造传输层报文并
                                且向接收端发送 ----》这种称为UDP传输方式（不太可靠，但是时效和速度快）
                  2 面向连接的服务：
                                 在数据传输之前，需要双方交换控制信息建立逻辑连接，然后在传输数据，数据
                                 传输完毕之后，还要将连接断开 ----》这种称为TCP连接

传输层的服用与分解

 多路用与多路分解：是传输层的一项基本功能，持久众多应用进程共用一个传输层协议，并且能够将接收到数据准确的交付到
                 不同的应用进程
 UDP ---》 套接字的端口号是UDP实现复用与分解的重要依据
 TCP----》 通过源IP地址，源端口号，目标的IP地址，目标的端口号， 当一个TCP报文从网络层到达主机时候该主机
           依据这4个值来将报文分解得到相应的套接字来实现
           

停-等协议与滑动窗口协议

 可靠传输的基本原理：
                   1 差错检测：利用差错编码来实现数据包传输过程种比特差错检测
                   2 确认：接收反馈接收的状态（比如状态码）
                   3 重传：发送方重新发送接收方没有正确的接收的数据
                   4 序号：确保数据按序提交的
                   5 计时器： 解决数据丢失问题（在一定时间内没接收到数据，就会通知发送方重新传递数据）
                   

停-等协议

 特点：每发送一个报文就停下来等待接收方反馈接收信息
 基本过程：
         1 发送方发送经过差错确认码和编号的报文，等待接收方收到确认（发送并且等待）
         2 接收方如果正确的接收到了报文，即差错检测没有问题和编码也是正确的，则接收报文返回ACK信息，
         不然丢弃报文发送NAK信息
         3 如果发送方收到了ACK信息则继续报送之后的报文，否则重新发送刚才发送的报文
 性能问题： 由于每发送一次报文，都要等待信息反馈，降低了信道的效率
 解决方式： 
           1  使用流水协议或者管道协议 ---->即允许发送方在没有收到反馈信息之前，发送多个分组
           2  改进流水线协议：
                             1 增加分组的序号范围（比如一组里面有3个报文，我现在加成6个）
                             2 发送方或者接收方缓存多个分组（理解为发送方将要发送的一组的每一个报文
                             保存起来，接收方也将接收到的报文进行保存，如果出错了，只需要将错的那个报文
                             进行传输，而不需要将整个一组重新传输，大大提升了效率）
              典型的流水线协议：滑动窗口协议
            

滑动窗口协议

有2种协议：
          1 回退N步（GBN）协议：
                              接收方的窗口大小只为1，只能接收一个按序到达的分组，未按序到达（本来是1组先到，2组却
                              先到了）或者差错检测检测到了错误就会引发重发
          2 选择重发（SR）协议：
                             增加了接收方的缓存大小（>1）,缓存正确到达但失序的分组，仅要求发送方重传未被接
                             收正确的分组，等这个分组到了之后，一并按序提交给上层（就比如此时收到了1 3 4 5 没
                             收到2，那就等2来了之后 按照 1 2 3 4 5 的顺序在一并提交给上层）
                             

传输控制协议（TCP）

 建立连接 -----  三次握手
 首先要理解基本流程：
           1 SYN请求（同步请求）
           2 SYNACK（同步确认）
           3 ACK（客服端在一次确认）
  详细流程：
          1 客户端发送一个SYN请求，里面携带一个客户的初始序号（序号是之后传输的重要依据）假设为X
          2 服务端收到SYN请求之后，如果成功建立会返回ACK的确认信息并把自己的初始序号假设为Y，和下一次发送请求希望
          接收到的确认号（这里的确认号指的是发送方发送数据的序号）假设就为x+1
          3 客户端收到ACK信息之后，会将x+1序号的数据发送给服务端，并且携带上希望接收到的数据的序号
         （这里需要就要对应之前服务端希望客户端发送请求数据的序号，2者相互对应这样保证数据的可靠传输）
          假设为y+1，发送给服务端
          
          此时代表握手完成，序号的对应和SYN请求表示双方同时都有时间，那么之后数据的接收和发送由这个确认号来对应如果
          出现不一样的确认号，代表数据错误，就会引起重发


  断开连接 ---- 4次挥手
  
    详细流程：
            1 首先客户端会发送FIN（断开连接）请求给服务端，也会携带上自己的初始序号假设为x
            2 客户端收到之后收到请求之后，返回ACK确认信息，会把自己的初始序号假设为y，和希望得到确认号假设为x+1
            发送给客户端
            此时为半断开状态，因为此时客户端确实没有请求给服务端了，但是并不代表服务端没有数据给客户端了，当服务端
            也没有数据返回给服务端时 进入第3步
            3 由服务发送FIN请求给客户端，携带初始序号和确认号假设确认号为D+1
            4 客户端收到之后返回ACK，并把D+1的数据和确认号假设为W+1给到服务端，服务端收到之后会立即断开连接，
            而客户端会等待一段时间确认W+1确认号数据服务端没有返回回来之后在断开
            
           

总结

TCP之所以被称为可靠传输就是基于：
                             1 差错检测
                             2 确认
                             3 重发
                             3 序号
                             4 计时器
      结合了停-等协议和滑动窗口协议的特点保证了数据的可靠传输，具体如何实现参考上面3个协议的流程