UDP
UDP段格式
- 端口号：0 - 2^16-1 (65535)，其中0 - 1023 被众多软件占用
- UDP长度：0 - 2^16-1 (65535)
抓包
通常，接收端的UDP协议层将收到的数据放在一个固定大小的缓存队列，等待应用提取数据。当应用处理数据速度小于添加新数据速度，就会丢失数据包，而UDP协议层不会报告这种问题。
TCP
TCP段格式
- 序号：自己发送包的序号，解决乱序。
- 确认序号：对方收到包的序号，解决丢包。
- 状态位：判断连接状态。
- SYN（发起连接）
- ACK（回复）
- RST（重新连接）
- FIN（结束连接）
- 窗口大小：作用于发送方的速度匹配服务（即发送方的发送速率与接收方应用程序的读取速率相匹配）。声明接收方自身的处理能力
抓包
TCP建立连接
三次握手：确认对方能听见我，我能听见对方
TCP断开连接
四次挥手
TCP解决顺序问题和丢包问题
TCP协议为了保证顺序性，每一个包都有序号。在建立连接时，会商定双方各自的起始序号，然后按照序号一个个发送。为了保证不丢包，会确认某个序号之前的包都收到了，即累计确认。
- 假设发送端LastByteSent=7，LastByteAcked=4，5 的ACK丢了，这该怎么办？
超时重试：对每个发送的包都设一个定时器，超过一定时间就重发。这个超时时间必须大于RTT。
自适应重传算法(Adaptive Retransmission Algorithm)：TCP通过采样RTT和RTT的波动范围，进行加权平均得到一个值。因为网络状况不断变化，这个值也要不断变化。
-
假设过一段时间，发送端重新发送5、6、7，接收端只收到5、6，发送ACK=7。发送端当7再次超时时，TCP的策略是超时时间加倍。连续两次超时，就说明网络环境差，不宜频繁发送
-
假设接收端都收到8、9了7还没来，于是连续发送3个ACK=7。当发送端收到3个重复的ACK，就会不等超时，马上重发，即快速重传机制。
快速重传机制：当接收端收到一个序号大于它所期望的数据包时，就会发送冗余的ACK，但ACK仍然是期望的序号。当发送端收到3个冗余的ACK后，就会在定时器过期前重传此ACK序号的数据包。
TCP流量控制
定义
TCP为它的应用程序提供了流量控制服务（flow-control service）以消除发送方使接收方缓存溢出的可能。流量控制因此是一个速度匹配服务，即发送方的发送速率与接收方应用程序的读取速率相匹配。
原理
TCP通过让发送方维护一个称为接收窗口（receive window）的变量来提供流量控制。通俗地说，接收窗口用于给发送方一个指示——接收方还有多少可用的缓存空间。因为TCP是全双工通信，在连接两端的发送方都各自维护一个接收窗口。
举例
- 假设主机A通过一条TCP连接向主机B发送一个大文件。主机B为了该连接分配一个接收缓存，并用RcvBuffer来表示其大小。主机B上的应用进程不时地从该缓存中读取数据。我们定义以下变量：
- LastByteRead: 主机B上的应用进程从缓存读取的数据流的最后一个字节的编号。
- LastByteRcvd: 从网络中到达的并且已经放入主机B接收缓存中的数据流的最后一个字节的编号。
- 由于TCP不允许已分配的缓存溢出，下式必须成立：
- LastByteRcvd - LastByteRead ≤ RcvBuffer
- 接收窗口用rwnd表示，根据缓存可用空间的数量来设置：
- rwnd = RcvBuffer - [LastByteRcvd - LastByteRead]
- 由于该空间是随着时间变化的，所以rwnd是动态的。
极端情况
- 假设主机B的接收缓存已满，使得 rwnd=0 。在将 rwnd=0 发给主机A后，主机B没有任何数据要发给主机A。即使之后主机B接收缓存清空，主机A却不知道 （TCP仅当在它有数据或有确认要发时才会发送报文段），这样产生死锁。
- 为了解决这个问题，发送方会定时发送窗口探测数据包，看是否有机会调整窗口的大小。
- TCP规范中要求：当主机B的接收窗口为0时，主机A继续发送只有一个字节数据的报文段。这些报文段将会被接收方确认。最终缓存将开始清空，并确认报文里将包含一个非0的rwnd值。
- 另外，当接收发比较慢时，要防止低能窗口综合征：
- 只空出几个字节就赶快告诉发送方很快又填满。可以当窗口太小时，不更新窗口，直到一定大小，或者缓存一半为空，才更新窗口。
TCP拥塞控制
网络错综复杂，在这个复杂的网络中，很少有两台主机是直连的。我们发送到网络中的数据，当达到网络中的一个节点时（假设是路由器），它会根据数据包含的地址，帮我们将数据转发到离目的地更近的路由器，或直接转发到目的地。但是，这些路由器不是直接就可以转发的，它们需要先将接收到的数据放入自己的内存（可能还要做一些处理），再从中取出进行转发。
网络中的数据太多，导致某个路由器处理不过来或处理地太慢，这就是网络拥塞。
若是对于
TCP这种有重传机制的传输协议，当发生数据丢失时，重传数据将延长数据到达的时间；同时，高频率的重传，也将导致网络的拥塞加重。拥塞控制，就是在网络中发生拥塞时，减少向网络中发送数据的速度，防止造成恶性循环；同时在网络空闲时，提高发送数据的速度，最大限度地利用网络资源。
定义
TCP发送方也可能因为IP网络的拥塞而被遏制，这种形式的发送方的控制被称为拥塞控制（congestion control）。
原理
- TCP使用拥塞窗口进行拥塞控制。
- 拥塞窗口（congestion window）是由发送方计算得出，用来限制发送方发送速率的变量，简称cwnd.
- 发送方的发送速率大概是cwnd/RTT 字节/秒。
- 在TCP传输字节流的过程中，TCP发送方会按照cwnd的数值对发送方向网络推入字节的速率进行实时控制，cwnd的值是动态改变的。
发送端的三种状态
慢启动
开始慢慢的，逐渐指数增长
拥塞控制
设一个阈值，超过这个值，平滑向上增长。
快速恢复
发送端收到三次同一个包的ACK，不等超时再重传，直接快速重传。
