TCP与UDP：运输层协议详解及快重传实例

"快重传举例-计算机网络-运输层" 在计算机网络中，运输层是负责提供进程间通信的关键层次。本话题主要关注运输层的两个主要协议——用户数据报协议UDP和传输控制协议TCP，以及它们如何实现可靠的数据传输。 5.1.1 进程之间的通信 运输层的主要任务是为网络边缘的两个主机上的应用进程提供逻辑通信。这种通信是端到端的，意味着数据流从一个主机的应用进程直接传递到另一个主机的相应进程，而无需关心网络内部的路径。 5.1.2 UDP概述 UDP是一种无连接的、不可靠的传输协议，不保证数据的顺序和完整性，也不进行拥塞控制。它的首部简单，适合实时应用，如DNS查询、在线视频和音频流等。 5.1.3 TCP概述 TCP则是一种面向连接的、可靠的传输协议，通过序列号和确认机制确保数据的正确传输。TCP还实现了流量控制和拥塞控制，以避免网络拥塞并保证数据的顺利传输。 5.4 可靠传输的工作原理 5.4.1 停止等待协议和连续ARQ协议 这两种协议是可靠传输的基础。停止等待协议每次只发送一个数据段，收到确认后再发送下一个；连续ARQ协议允许连续发送多个数据段，通过滑动窗口机制管理未确认的段。 5.5 TCP报文段的首部格式 TCP报文段的首部包含了用于序列号、确认号、窗口大小、选项和校验和等控制信息，以实现可靠传输。 5.6 TCP可靠传输的实现 5.6.1 以字节为单位的滑动窗口 滑动窗口机制允许TCP发送方在一个窗口内发送多个数据段，同时接收方可以确认任意位置的数据段，提高了传输效率。 5.6.2 超时重传时间的选择 TCP通过设置重传定时器来确保数据段的可靠性，如果在设定时间内未收到确认，将重新发送数据。 5.6.3 选择确认SACK SACK允许接收方告诉发送方哪些数据段已经成功接收，哪些需要重新发送，提高了重传的效率。 5.7 TCP的流量控制 5.7.1 滑动窗口实现流量控制 TCP使用滑动窗口机制限制发送方的发送速率，以适应接收方的处理能力，防止接收方被淹没。 5.8 TCP的拥塞控制 5.8.1 拥塞控制的一般原理 当网络出现拥塞时，TCP通过减缓发送速率来缓解问题，防止网络崩溃。 5.8.2 几种拥塞控制方法 包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等策略，其中快重传在描述的案例中得以体现。 5.8.3 随机早期检测RED RED是一种预防拥塞的策略，它在路由器中检测到潜在的拥塞迹象时，随机丢弃一些数据包，以期提前避免拥塞。 5.9 TCP的运输连接管理 5.9.1 TCP的连接建立 TCP通过三次握手建立连接，确保双方都能准备好进行通信。 5.9.2 TCP的连接释放 四次挥手过程确保双方都知道连接已被关闭，避免数据丢失。 5.9.3 TCP的有限状态机 TCP连接的状态变化通过一个有限状态机来描述，每个状态代表了连接的不同阶段。 在快重传的例子中，当接收方连续收到三个重复的确认时，它会立即通知发送方重传未确认的数据段，而不是等待超时。这种机制提高了网络效率，减少了延迟，尤其适用于带宽受限的环境。 总结，运输层通过TCP和UDP协议提供了进程间的可靠或不可靠通信服务，其功能包括连接管理、流量控制、拥塞控制以及错误检测与恢复，确保数据在网络中高效、准确地传输。