目錄

• 一、傳輸層的基本協(xié)議
• 二、面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)
• 三、TCP
• • （一）TCP的基本概念
  • （二）TCP的三種機(jī)制
  • （三）TCP的報(bào)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(jié)構(gòu)
  • （三）協(xié)議端口號(hào)
  • • 1、系統(tǒng)端口
    • 2、登記端口
    • 3、客戶端使用端口
• 結(jié)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(bào)協(xié)議），傳輸層的相關(guān)知識(shí)由這兩部分協(xié)議展開。

二、面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)

面向連接服務(wù)，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(shí)，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(wù)其效率低，例如TCP協(xié)議。
無連接服務(wù)，由系統(tǒng)選定路線進(jìn)行傳輸，收發(fā)方只有在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才處于激活狀態(tài)，其下層資源動(dòng)態(tài)分配，相比面向連接服務(wù)，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(bào)文出錯(cuò)，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(wù)的字節(jié)流服務(wù)，源主機(jī)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)要先與目標(biāo)主機(jī)建立連接，然后被編號(hào)的數(shù)據(jù)段按順序進(jìn)行收發(fā)，且同時(shí)對每個(gè)數(shù)據(jù)段進(jìn)行確認(rèn)，從而保證了可靠性，若沒有收到確認(rèn)則會(huì)再次發(fā)送。

（二）TCP的三種機(jī)制

TCP是建立在無連接服務(wù)的IP基礎(chǔ)上，通過三種機(jī)制實(shí)現(xiàn)面向連接服務(wù)：
1、使用序號(hào)對數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)記，便于接收服務(wù)向高層傳遞數(shù)據(jù)之前調(diào)整錯(cuò)序的數(shù)據(jù)報(bào)。
2、通過使用確認(rèn)、校驗(yàn)和定時(shí)器系統(tǒng)提供可靠性。
3、使用窗口機(jī)制調(diào)整數(shù)據(jù)流量，即可變大小的滑動(dòng)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(bào)文的可能性，從而實(shí)現(xiàn)流量控制。

（三）TCP的報(bào)文首部格式

TCP的報(bào)文首部格式有以下：

1、源端口
字段長度為16位，用于標(biāo)識(shí)源端和目標(biāo)端的應(yīng)用進(jìn)程，端口號(hào)取值范圍為0-65535。
2、序列號(hào)
又稱為報(bào)文段序號(hào)，字段長度為32位。
3、確認(rèn)號(hào)
字段長度為32位，即對方下一個(gè)報(bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字段的序號(hào)。
4、報(bào)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(xiàng)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(shè)置為0。
6、標(biāo)記
當(dāng)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(rèn)ACK，這樣防止建立錯(cuò)誤的連接。
（1）緊急URG：緊急有效，需要盡快傳送；
（2）確認(rèn)ACK：建立連接后的報(bào)文回應(yīng)，ACK置1；
（3）推送PSH：接收方應(yīng)將該報(bào)文盡快交給上層協(xié)議，無需等待緩存滿；
（4）復(fù)位RST：重新連接；
（5）同步SYN：發(fā)起連接，即當(dāng)TCP實(shí)體要建立連接時(shí)，其段頭中的SYN標(biāo)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(jìn)行流量控制（通過可變大小的滑動(dòng)窗口協(xié)議），作為接收方讓發(fā)送方設(shè)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(yàn)和
字段長度為16位，對整個(gè)TCP報(bào)文段進(jìn)行校驗(yàn)和計(jì)算，并由目標(biāo)端進(jìn)行驗(yàn)證。
9、緊急指針
字段長度為16位，它是一個(gè)偏移量，和序號(hào)字段中的值相加表示緊急數(shù)據(jù)最后一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。
10、選項(xiàng)
字段長度可變，可變至40字節(jié)，為保證報(bào)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(jī)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(shí)也向其它主機(jī)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(jī)和目標(biāo)主機(jī)都處于CLOSED狀態(tài)。
1、第一次握手
源主機(jī)發(fā)送一個(gè)SYN=1的TCP數(shù)據(jù)段，同時(shí)標(biāo)明初始序號(hào)ISN，ISN是一個(gè)隨時(shí)間變化的隨機(jī)值，即SYN=1，SEQ=x，源主機(jī)進(jìn)入SYN-SENT狀態(tài)。
2、第二次握手
目標(biāo)主機(jī)收到SYN包后，發(fā)回確認(rèn)數(shù)據(jù)報(bào)文，即ACK=1，同時(shí)確認(rèn)序號(hào)字段，表明目標(biāo)主機(jī)期待收源主機(jī)下一個(gè)數(shù)據(jù)段的序號(hào)，即ACK=x+1。
數(shù)據(jù)段中另外設(shè)置SYN=1，并包含目標(biāo)主機(jī)的段初始序號(hào)y，即ACK=1，確認(rèn)序號(hào)ACK=x+1，SYN=1，自身序號(hào)SEQ=y，此時(shí)目標(biāo)主機(jī)進(jìn)入SYN-RCVD狀態(tài)，源主機(jī)進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)。
3、第三次握手
源主機(jī)再回送一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)段，同樣帶有遞增的發(fā)送序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)，即ACK=1，確認(rèn)序號(hào)ACK=y+1，自身序號(hào)SEQ+1。經(jīng)過三次握手后，源主機(jī)就可以與目標(biāo)主機(jī)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(shí)源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)都處于ESTABLISHED狀態(tài)。
1、第一步
源主機(jī)發(fā)送一個(gè)釋放報(bào)文，FIN=1，自身序號(hào)SEQ=x，源主機(jī)進(jìn)入FIN-WAIT狀態(tài)。
2、第二步
目標(biāo)主機(jī)接收到報(bào)文后發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，即ACK=1，確認(rèn)序號(hào)ACK=x+1，自身序號(hào)SEQ=y，目標(biāo)主機(jī)進(jìn)入CLOSE-WAIT狀態(tài)，此時(shí)TCP連接處于半關(guān)閉狀態(tài)，源主機(jī)已經(jīng)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，但目標(biāo)主機(jī)仍可發(fā)送數(shù)據(jù)。源主機(jī)在接收到ACK報(bào)文后等待目標(biāo)主機(jī)發(fā)出FIN報(bào)文。
3、第三步
目標(biāo)主機(jī)確認(rèn)沒有數(shù)據(jù)后，發(fā)出釋放報(bào)文，即FIN=1，ACK=1，確認(rèn)序號(hào)ACK=x+1，自身序號(hào)SEQ=z，此時(shí)目標(biāo)主機(jī)進(jìn)入LAST-ACK狀態(tài)。
4、第四步
源主機(jī)接收到釋放報(bào)文后，對目標(biāo)主機(jī)發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，即ACK=1，確認(rèn)序號(hào)ACK=z+1，自身序號(hào)SEQ=x+1，等待一段時(shí)間確定確認(rèn)報(bào)文到達(dá)后，源主機(jī)進(jìn)入CLOSED狀態(tài)，目標(biāo)主機(jī)在接收到確認(rèn)報(bào)文后，也進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

四、UDP

（一）UDP的基本概念

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）是一種不可靠的、無連接服務(wù)的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，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(hào)和目標(biāo)端口號(hào)等UDP報(bào)頭字段后，直接發(fā)往目的主機(jī)，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(jié)構(gòu)

UDP的首部格式有以下：

1、源端口號(hào)
字段長度為16位，與TCP中的端口號(hào)字段作用相同，用于標(biāo)識(shí)源端的應(yīng)用進(jìn)程，在需給對方回信時(shí)用，不需要時(shí)為0。
2、目標(biāo)端口號(hào)
字段長度為16位，與TCP中的端口號(hào)字段作用相同，用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)端的應(yīng)用進(jìn)程，在需目標(biāo)交付報(bào)文時(shí)用到。
3、長度字
字段長度為16位，用于標(biāo)明UDP頭部和UDP數(shù)據(jù)的總長度字節(jié)。
4、校驗(yàn)和
該字段為可選項(xiàng)，長度為16位，用于校驗(yàn)UDP頭部和UDP數(shù)據(jù)，有錯(cuò)時(shí)就丟棄。

（三）協(xié)議端口號(hào)

協(xié)議端口號(hào)是用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)主機(jī)進(jìn)程的方法，TCP/IP協(xié)議中使用16位的端口號(hào)來標(biāo)識(shí)端口，即端口號(hào)的取值為0-65535。
協(xié)議端口號(hào)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(hào)有以下：

協(xié)議號(hào)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(yuǎn)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(wù)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(wù)器的消息回復(fù)
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(bào)文
443	HTTPS	加密的超文本傳輸服務(wù)

2、登記端口

該端口是為沒有熟知端口號(hào)的應(yīng)用程序使用的，端口號(hào)范圍為1024-49151。

3、客戶端使用端口

該端口在客戶端進(jìn)程運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)使用，使用完后，進(jìn)程會(huì)釋放端口，端口號(hào)范圍為49152-65535。

結(jié)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(jié)

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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