运输层协议详解：TCP与UDP

"该资源是计算机网络课程的第五章——运输层的课件，由谢希仁制作。主要内容包括运输层协议概述、用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、可靠传输的工作原理、TCP报文段的首部格式、TCP可靠传输的实现、TCP的流量控制、TCP的拥塞控制以及TCP的运输连接管理。课件详细讲解了运输层如何为应用层提供服务，尤其是TCP和UDP这两个关键协议的功能和特性。" 在计算机网络中，运输层是OSI模型的第四层，负责为应用层提供端到端的数据传输服务。运输层协议包括两种主要协议：用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)和传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)。 **5.1 运输层协议概述** 运输层的目标是为位于不同主机上的进程之间提供可靠的通信。它负责将应用层的数据分割成适合网络传输的数据单元，并在接收端重组这些数据。运输层并不涉及网络路径的具体细节，它依赖于下一层——网络层来完成数据在网络中的路由。 **5.2 用户数据报协议UDP** UDP是一种无连接的、不可靠的传输协议，适用于对实时性要求高的应用，如音频、视频流等。UDP首部简洁，仅包含8个字节，不提供拥塞控制和错误恢复机制，因此具有较高的传输效率。 **5.3 传输控制协议TCP** TCP则是一种面向连接的、可靠的传输协议，适用于数据完整性要求高的应用，如Web浏览、电子邮件等。TCP通过三次握手建立连接，确保数据的顺序传输和无丢失，并通过滑动窗口机制实现流量控制。 **5.4 可靠传输的工作原理** TCP采用停等协议和连续ARQ协议来确保数据的可靠传输。此外，TCP报文段的首部包含序列号和确认号，用于数据的排序和确认。 **5.6 TCP可靠传输的实现** TCP通过字节流和滑动窗口机制实现可靠传输，每个字节都有一个唯一的序列号，接收方通过确认号回应已接收的数据。超时重传和选择确认SACK(Send Acknowledgment with Cumulative and Selective Acknowledgments)进一步增强了可靠性。 **5.7 TCP的流量控制** 流量控制是防止发送方过快发送数据导致接收方无法处理。TCP利用滑动窗口机制动态调整发送速率，以适应接收方的能力。 **5.8 TCP的拥塞控制** 拥塞控制防止网络过载，TCP采用慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等多种策略。随机早期检测RED(Random Early Detection)是防止拥塞的一种策略，它在检测到网络可能出现拥塞时提前采取行动。 **5.9 TCP的运输连接管理** TCP连接的建立通过三次握手，释放则涉及四次挥手。TCP的状态机描绘了连接的各个阶段，确保连接的安全建立和有序释放。 运输层是网络通信的核心部分，它通过TCP和UDP协议保证了数据的可靠传输和高效流动，同时提供了连接管理和拥塞控制机制，以适应不断变化的网络环境。