文章目錄

• 一. 協議特點 & 報文段
• • • ① 特點
    • ② 報文段首部格式
• 二. TCP連接管理
• • • ① 建立聯系（三次握手）
    • • • SYN洪泛攻擊
    • ② 連接釋放（四次揮手）
• 三. TCP流量控制
• • • ① 序號
    • ② 重傳
    • • • 冗余ACK（快速重傳）
• 三. 流量控制
• • • ① 定義
    • ② 實例
• 四. TCP擁塞控制
• • • ① 定義
    • ② 擁塞控制四種算法
    • • • 慢開始和擁塞避免
        • 快重傳和快恢復

一. 協議特點 & 報文段

① 特點

• 面向連接；虛連接（并非物理連接）
• 因為是全雙工，所以需要用到緩存
  
• 比如下圖，用123字節和TCP頭組成報文段
  

② 報文段首部格式

• 序號：比如上圖的123傳遞成功后，發送方要傳送456字節，那么組成報文段中的序號就是4。
• 確認號：用序號的例子，123傳遞成功后，接收方發送的報文段的確認號就是4
  （表示123已經收到，期待接收到4）
• 填充：TCP首部大小需要滿足是4B的倍數，因此需要填充0來結合選項大小滿足4B
• 數據偏移：由“填充”可知，TCP首部大小不一定是20B，因此需要用“數據偏移"部分來記錄TCP首部的實際大小。
  
• URG = 1：可以直接插隊到最前面
• 控制位、窗口可以結合后面的例子理解，這里可以先看定義。
  
• 對于檢驗和，UDP的第四個字段是17，和TCP的6不同。
  

二. TCP連接管理

• 類似打電話，采用客戶服務器方式
  

① 建立聯系（三次握手）

• 參考上圖男女的對話
• 有ACK就有ack
• x，y都是隨機的
• 用到了控制位中的SYN(同步位)，和ACK(確認位)
• 返回確認的確認時，可以攜帶數據。
  

SYN洪泛攻擊

• 用SYN cookie來解決
• 簡述：大量進行ROUND 1，而不進行ROUND 3，讓服務器大量TCP連接掛起，浪費資源。
  

② 連接釋放（四次揮手）

• 先看下圖男女對話，TCP的連接釋放過程就類似下圖
  
• 半關閉狀態：只是單向的連接釋放，而非互相的連接釋放。
• ROUND 2(ack=u+1)時客戶端不用回復確認報文段，因為已經進入半關閉狀態。
• ROUND 3的ack=u+1，因為ROUND 2時客戶端并沒有回送報文段。
• ROUND 3的seq = w，不一定有 w = v + 1，因為ROUND 2 - 3之間服務端可能還在發信息
• ROUND 4等待原理：
  1） 如果確認報文段丟失了，A會在2MSL內收到B重發的ROUND 3數據報，并重新開始計算2MSL：如果之后報文段繼續丟失，則重來一次這個操作；如果收到了，就圓滿結束。
  2） 如果不設置這個操作，可能會出現因為報文段丟失，導致B一直處于等待報文段狀態，無法正常結束。
  3）為什么是2MSL：ROUND 4丟失的情況下，在1MSL的時候服務器會重傳ROUND 3，然后再經歷一個1MSL抵達客戶端，
  

三. TCP流量控制

• 網絡層不可靠，靠傳輸層用TCP實現可靠。
  如果是UDP，則在應用層實現可靠。
• 機制：校驗、序號、確認、重傳
  

① 序號

• 發送123后（發123時序號字段為1）
• 可見此時兩方緩存都有123，發送方要等收到確認收到123的信息后才能把123從緩存中去掉。（便于在丟失時可以重傳）
  
• 此時發送了456、78，但是只有78傳到了。
• 則接收方回送報文段時，報文段首部確認號仍為4
• 之后補上456后，因為接收方緩存中已經有78了，因此回送的報文段首部確認號會是9（累計確認）
  

② 重傳

• RTTs：發送第一個時，RTTs = RTT${}_1$。
  發送第二個后，RTTs由RTT${}_1$和RTT${}_2$來決定（并非平均），以此類推。
  

冗余ACK（快速重傳）

• 通過收到多次冗余ack，判斷報文段丟失
  

三. 流量控制

① 定義

• 發送方的發送窗口：取接收窗口和擁塞窗口的最小值。
• 發送窗口可以動態變化
• 滑動窗口類似鏈路層的滑動窗口。
  

② 實例

• 接收方可能會讓發送方發送窗口為0，此時不能再發送。
  此時接收方把緩存數據上傳，傳完后再讓接收方繼續發。
  
• 在上例結束后，可能B會讓A繼續傳輸，但是發送報文段丟失。那么可能雙方會一直僵持。解決方法見下圖。
  

四. TCP擁塞控制

① 定義

• 擁塞：網絡狀況不好，接收、發送數據慢
• 流量控制：點到點，防止發送方發太快，出問題知道找哪臺主機。
• 擁塞控制：全局，發送方發送不到接收方，出問題不知道找哪臺主機
  

② 擁塞控制四種算法

慢開始和擁塞避免

• 慢開始：雖然是指數增長，但是起點低（1、2、4…）
• ssthresh：慢開始門限值，說明要開始慢點加了。
• 新ssthresh：一發生擁塞，就生成新ssthresh，值為擁塞時cwnd的一半（如圖中為 24/2 = 12）
• 擁塞直接降到1。
  

快重傳和快恢復

• 擁塞降到新ssthresh（而非1），因此叫快恢復。
• 在收到3個確認的時候就得到新ssthresh
• 用到快重傳算法（見三.②）
  

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【学习笔记】传输层：TCP协议（报文段、连接管理{握手}、可靠传输、流量控制、拥塞控制）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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