TCP/UDP详解：第五章运输层协议与拥塞控制策略

第五章 计算机网络中的运输层是网络通信的关键环节，它主要关注两个核心协议：Transmission Control Protocol (TCP) 和 User Datagram Protocol (UDP)。运输层是位于应用层与网络层之间的中间层，负责端到端的数据传输，确保可靠性和顺序性。 TCP是一种面向连接的协议，它通过拥塞控制机制来保证数据在网络中的高效传输。TCP的拥塞控制涉及到四种算法：小慢开始、拥塞避免、快速重传和快速恢复。小慢开始算法是TCP初次建立连接时使用的策略，它以指数增长的方式逐渐增加拥塞窗口（cwnd），当出现超时或网络拥塞的迹象时，会减小增长速率。拥塞避免算法则是在稳定传输阶段采用的，每收到一个确认就温和地增大cwnd，但不会增长过快，以维持网络的稳定性。 当TCP检测到网络拥塞时，会启动快重传和快恢复机制。快重传允许发送方在接收到三个重复的确认报文段后，即使没有收到预期的响应，也立即重新发送未确认的数据，而不必等待定时器超时。快恢复则是对小慢开始算法的一种优化，当网络条件改善，发送方会通过设置一个慢开始阈值（ssthresh）来迅速增大cwnd，从而快速恢复传输。 此外，TCP连接的建立过程涉及三次握手。当客户端发起连接时，会发送一个带有同步标志（SYN）的TCP连接请求报文段，服务器被动等待并回应一个带有SYN和ACK的报文段，表示连接已建立。这个过程确保了双方的同步以及数据传输的可靠性。 UDP则是无连接的协议，它不提供TCP那样的错误检查和流量控制，适用于对延迟敏感且不需要高可靠性的应用，如实时视频和音频流传输。UDP不执行拥塞控制，也不需要三次握手，因此在性能上通常优于TCP，但数据可能会丢失或乱序。 运输层在计算机网络中扮演着至关重要的角色，TCP的复杂性和UDP的简洁性共同满足了不同应用场景的需求。理解这些概念对于深入学习网络编程和设计高效网络架构至关重要。