传输层详解：面向连接的TCP与滑动窗口机制

"面向连接-计网的传输层" 传输层是计算机网络中至关重要的一层，它位于网络层和应用层之间，主要负责为应用进程提供可靠的端到端通信服务。传输层的主要功能包括建立连接、数据传输以及释放连接，以弥补网络层不可靠的数据分组传输。 网络层虽然负责数据的路由选择，但它不保证数据的顺序到达或完整性，也不处理数据丢失或重复的情况。因此，传输层的必要性体现在为上层应用提供更稳定和可控的通信环境，通过各种机制增强网络服务质量。 传输层协议多种多样，可以分为A类、B类和C类，具体协议如TP0到TP5。其中，TCP（传输控制协议）是典型的面向连接协议，它确保了数据的可靠传输。TCP通过“三次握手”建立连接，这一过程能够防止因网络层的问题（如包丢失、重复或乱序）导致的错误。三次握手包括：A发送带有序列号X的连接请求，B回应序列号Y的连接确认并确认A的请求，最后A再次发送数据并确认B的连接接受。 TCP使用滑动窗口机制进行流量控制和拥塞避免。窗口大小由接收方根据其缓存能力动态调整，发送方根据窗口大小决定一次性可以发送的最大数据量。滑动窗口中的“期望确认”机制意味着确认号是接收方期待的下一个数据段。同时，为了防止死锁，发送方会定期发送确认信息。 此外，TCP还实现了流量控制，通过可变滑动窗口协议来调整发送速率，以适应接收方的处理能力，避免数据洪泛。缓存机制则用于在网络层不可靠的情况下，保存发送和接收的数据，以便于重传或正确排序。 在TCP中，端口号扮演着识别不同应用程序的关键角色。端口号范围为0到65535，其中0到255的端口通常保留给公共应用和服务，而大于255的端口号则供私人或非标准应用使用。 传输层通过面向连接的服务，确保了数据在不可靠网络上的可靠传输，通过滑动窗口、流量控制和缓存策略优化了通信效率和数据完整性，而端口号则提供了多路复用的能力，使得一台设备上可以同时运行多个并发的网络服务。