計算機網路傳輸層解析

A. 計算機網路7層協議數據的傳輸速度單位分別是什麼

在傳輸層的數據叫段，網路層叫包，數據鏈路層叫幀，物理層叫比特流，這樣的叫法叫PDU（協議數據單元）。

網路七層協議：OSI是一個開放性的通行系統互連參考模型，他是一個定義的非常好的協議規范。OSI模型有7層結構，每層都可以有幾個子層。 OSI的7層從上到下分別是：

7應用層6表示層5會話層4傳輸層3網路層2數據鏈路層1物理層其中高層，

即7、6、5、4層定義了應用程序的功能，

下面3層，即3、2、1層主要面向通過網路的端到端的數據流。

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協議分層的作用：

1、人們可以很容易地討論和學習協議的具體細節。

2、層間的標准介面有利於項目的模塊化。

3、營造更好的互聯環境。

4、降低了復雜性，使程序更容易修改，使產品開發更快。

5、每一層利用相鄰的底層服務，更容易記住每一層的功能。

大多數計算機網路採用分層結構，計算機網路分為若干層次，高水平的系統只有低水平的使用系統提供的介面和功能，不需要了解底層的實現演算法和協議的功能；較低的級別也只使用從較高級別系統傳遞的參數，這就是級別間的獨立性。

由於這種獨立性，層次結構中的每個模塊都可以被一個新模塊所替代，只要新模塊具有與舊模塊相同的功能和介面，即使它們使用不同的演算法和協議。

為了在計算機和網路中的終端之間正確地傳輸信息和數據，必須在數據傳輸的順序、數據的格式和內容上有一個約定或規則，稱為協議。

B. 計算機網路的分層體系結構

第一層：物理層（PhysicalLayer)，規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。具體地講，機械特性規定了網路連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能；規程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換信息是，DTE和DCE雙放在各電路上的動作系列。
在這一層，數據的單位稱為比特（bit）。
屬於物理層定義的典型規范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二層：數據鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，並進行各電路上的動作系列。
數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。
在這一層，數據的單位稱為幀（frame）。
數據鏈路層協議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

第三層是網路層(Network layer)

在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點， 確保數據及時傳送。網路層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝有網路層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網路地址。

如果你在談論一個IP地址，那麼你是在處理第3層的問題，這是「數據包」問題，而不是第2層的「幀」。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協議和地址解析協議（ARP）。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。
在這一層，數據的單位稱為數據包（packet）。
網路層協議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四層是處理信息的傳輸層(Transport layer)。第4層的數據單元也稱作數據包（packets）。但是，當你談論TCP等具體的協議時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為段（segments）而UDP協議的數據單元稱為「數據報（datagrams）」。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數據傳輸服務。所為透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。
傳輸層協議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五層是會話層(Session layer)

這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。

第六層是表示層(Presentation layer)

這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用戶的抽象語法，轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。

第七層應用層(Application layer)，應用層為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。
應用層協議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

C. 究竟網路有幾個層次

為了使不同計算機廠家生產的計算機能夠相互通信，以便在更大的范圍內建立計算機網路，國際標准化組織（ISO）在1978年提出了「開放系統互聯參考模型」，即著名的OSI/RM模型（Open System Interconnection/Reference Model）。它將計算機網路體系結構的通信協議劃分為七層，自下而上依次為：物理層（Physics Layer）、數據鏈路層（Data Link Layer）、網路層（Network Layer）、傳輸層（Transport Layer）、會話層（Session Layer）、表示層（Presentation Layer）、應用層（Application Layer）。其中第四層完成數據傳送服務，上面三層面向用戶。

除了標準的OSI七層模型以外，常見的網路層次劃分還有TCP/IP四層協議以及TCP/IP五層協議

1）物理層（Physical Layer）

激活、維持、關閉通信端點之間的機械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性。該層為上層協議提供了一個傳輸數據的可靠的物理媒體。簡單的說，物理層確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸。物理層記住兩個重要的設備名稱，中繼器（Repeater，也叫放大器）和集線器。

2）數據鏈路層（Data Link Layer）

數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網路層提供服務，其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。為達到這一目的，數據鏈路必須具備一系列相應的功能，主要有：如何將數據組合成數據塊，在數據鏈路層中稱這種數據塊為幀（frame），幀是數據鏈路層的傳送單位；如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯，如何調節發送速率以使與接收方相匹配；以及在兩個網路實體之間提供數據鏈路通路的建立、維持和釋放的管理。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。

有關數據鏈路層的重要知識點：

1>數據鏈路層為網路層提供可靠的數據傳輸；

2>基本數據單位為幀；

3> 主要的協議：乙太網協議；

4> 兩個重要設備名稱：網橋和交換機。

3）網路層（Network Layer）

網路層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送，具體功能包括定址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務使傳輸層不需要了解網路中的數據傳輸和交換技術。如果您想用盡量少的詞來記住網路層，那就是「路徑選擇、路由及邏輯定址」。

網路層中涉及眾多的協議，其中包括最重要的協議，也是TCP/IP的核心協議——IP協議。IP協議非常簡單，僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務。IP協議的主要功能有：無連接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制。與IP協議配套使用實現其功能的還有地址解析協議ARP、逆地址解析協議RARP、網際網路報文協議ICMP、網際網路組管理協議IGMP。具體的協議我們會在接下來的部分進行總結，有關網路層的重點為：

1> 網路層負責對子網間的數據包進行路由選擇。此外，網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能；

2> 基本數據單位為IP數據報；

3> 包含的主要協議：

IP協議（Internet Protocol，網際網路互聯協議）;

ICMP協議（Internet Control Message Protocol，網際網路控制報文協議）;

ARP協議（Address Resolution Protocol，地址解析協議）;

RARP協議（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析協議）。

4> 重要的設備：路由器。

4）傳輸層（Transport Layer）

第一個端到端，即主機到主機的層次。傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

傳輸層的任務是根據通信子網的特性，最佳的利用網路資源，為兩個端系統的會話層之間，提供建立、維護和取消傳輸連接的功能，負責端到端的可靠數據傳輸。在這一層，信息傳送的協議數據單元稱為段或報文。

網路層只是根據網路地址將源結點發出的數據包傳送到目的結點，而傳輸層則負責將數據可靠地傳送到相應的埠。

有關網路層的重點：

1>傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸以及端到端的差錯控制和流量控制問題；

2> 包含的主要協議：TCP協議（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）、UDP協議（User Datagram Protocol，用戶數據報協議）；

3> 重要設備：網關。

5）會話層

會話層管理主機之間的會話進程，即負責建立、管理、終止進程之間的會話。會話層還利用在數據中插入校驗點來實現數據的同步。

6）表示層

表示層對上層數據或信息進行變換以保證一個主機應用層信息可以被另一個主機的應用程序理解。表示層的數據轉換包括數據的加密、壓縮、格式轉換等。

7）應用層

為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。

會話層、表示層和應用層重點：

1> 數據傳輸基本單位為報文；

2> 包含的主要協議：FTP（文件傳送協議）、Telnet（遠程登錄協議）、DNS（域名解析協議）、SMTP（郵件傳送協議），POP3協議（郵局協議），HTTP協議（Hyper Text Transfer Protocol）。

摘抄

D. 計算機網路體系分為哪四層

1.、應用層

應用層對應於OSI參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種服務，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等.

2.、傳輸層

傳輸層對應於OSI參考模型的傳輸層，為應用層實體提供端到端的通信功能，保證了數據包的順序傳送及數據的完整性。該層定義了兩個主要的協議：傳輸控制協議（TCP）和用戶數據報協議（UDP).

TCP協議提供的是一種可靠的、通過「三次握手」來連接的數據傳輸服務；而UDP協議提供的則是不保證可靠的（並不是不可靠）、無連接的數據傳輸服務.

3.、網際互聯層

網際互聯層對應於OSI參考模型的網路層，主要解決主機到主機的通信問題。它所包含的協議設計數據包在整個網路上的邏輯傳輸。注重重新賦予主機一個IP地址來完成對主機的定址，它還負責數據包在多種網路中的路由。

該層有三個主要協議：網際協議（IP）、互聯網組管理協議（IGMP）和互聯網控制報文協議（ICMP）。

IP協議是網際互聯層最重要的協議，它提供的是一個可靠、無連接的數據報傳遞服務。

4.、網路接入層（即主機-網路層）

網路接入層與OSI參考模型中的物理層和數據鏈路層相對應。它負責監視數據在主機和網路之間的交換。事實上，TCP/IP本身並未定義該層的協議，而由參與互連的各網路使用自己的物理層和數據鏈路層協議，然後與TCP/IP的網路接入層進行連接。地址解析協議（ARP）工作在此層，即OSI參考模型的數據鏈路層。

(4)計算機網路傳輸層解析擴展閱讀：

OSI將計算機網路體系結構(architecture）劃分為以下七層：

物理層: 將數據轉換為可通過物理介質傳送的電子信號相當於郵局中的搬運工人。

數據鏈路層: 決定訪問網路介質的方式。

在此層將數據分幀，並處理流控制。本層指定拓撲結構並提供硬體定址，相當於郵局中的裝拆箱工人。

網路層: 使用權數據路由經過大型網路 相當於郵局中的排序工人。

傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接 相當於公司中跑郵局的送信職員。

會話層: 允許用戶使用簡單易記的名稱建立連接 相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書。

表示層: 協商數據交換格式 相當公司中簡報老闆、替老闆寫信的助理。

應用層: 用戶的應用程序和網路之間的介面老闆。

E. [計算機網路之六] 傳輸層

  傳輸層向它上面的應用層提供通信服務，它屬於面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最底層。

  從傳輸層的角度，通信的真正端點並不是主機而是主機中的進程。

  傳輸層有 分用 和 復用 的功能。 「復用」 是指在發送方不同的應用進程都可以使用同一個運輸層協議傳送數據， 「分用」 是指接收方的運輸層在剝去報文的首部後能夠把這些數據正確交付目的應用進程。

  網路層和運輸層有明顯的區別，網路層為主機之間提供邏輯通信，而運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

知名埠號 ：0~1023
登記埠號 ：1024~49151
客戶端短暫埠號 ：49152~65535

① 無連接。 發送數據之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發送數據之前的時延。
② 盡最大努力交付。 即不保證可靠交付，因此主機不需要維持復雜的連接狀態表。
③ 面向報文的。 對應用層交下來的報文，既不合並，也不拆分，而是保留這些報文的邊界，UDP 一次交付一個完整的報文。

  用戶數據報 UDP 有兩個欄位：數據欄位和首部欄位。首部欄位很簡單，只有 8 個位元組，由四個欄位組成，每個欄位的長度都是兩個位元組。各欄位意義如下：

① 源埠 在需要對方回信時選用。不需要時可用全0。
② 目的埠 目的埠號。這在終點交付報文時必須使用。
③ 長度 用戶數據報的長度，最小值為 8 （僅有首部）。
④ 檢驗和 檢測用戶數據報在傳輸中是否有錯。有錯就丟棄。

  用戶數據報首部檢驗和的計算和校驗都要計算出一個偽首部。

① 面向連接。

  應用程序在使用 TCP 協議之前，必須先建立 TCP 連接；傳送數據完畢後，必須釋放已經建立的 TCP 連接。類似於打電話：通話前要先撥號建立連接，通話結束後要掛機釋放連接。

② 一對一。

  TCP 連接只能是點對點的（一對一）。

③ 可靠交付。

  通過 TCP 連接傳送的數據，無差錯、不丟失、不重復，並且按序到達。

④ 全雙工通信。

  通信雙方的應用進程在任何時候都能發送和接收數據，TCP 連接的兩端都設有發送緩存和接收緩存，用來臨時存放雙向通信的數據。

⑤ 面向位元組流。

  TCP 中的 「流」 指的是流入到進程或從進程流出的位元組序列。

  「面向位元組流」 的含義：雖然應用程序和 TCP 的互動式一次一個數據塊（大小不等），但 TCP 把應用程序交下來的數據僅僅看成是一連串無結構的位元組流。TCP 並不知道所傳送的位元組流的含義。TCP 不保證接收方應用程序鎖收到的數據塊和發送方應用程序所發出的數據塊具有對應的大小關系。但接收方應用程序收到的位元組流必須和發送方應用程序發出的位元組流完全一樣，當然接收方的應用程序必須有能力識別收到的位元組流，把它還原成有意義的應用層數據。

  TCP 連接是協議軟體提供的一種抽象，每一條 TCP 連接唯一地被通信兩端的兩個端點（即兩個套接字）所確定，即：

  TCP 連接 ::= {socket1, socket2} = {(IP1: port1), (IP2: port2)}

  IP1 和 IP2 分別是兩個端點主機的 IP 地址，port1 和 port2 分別是兩端端點主機中的埠號。

  網路只能提供最大努力的服務，是不可靠的，因此 TCP 必須採用適當的措施才能使得兩個運輸層之間的通信變得可靠。當出現差錯時讓發送方重傳出現差錯的數據，同時在接收方來不及處理收到的數據時，及時告知發送方適當降低發送數據的速度，這樣就可以在不可靠的傳輸信道實現可靠傳輸。

  ARQ（Auto Repeat-reQuest）：自動重傳請求。

  發送方每發送完一個分組就停止發送，等待接收方確認，在收到確認後再發送下一個分組。
  A 是發送方，B 是接收方。

  A 每發送一個分組後，等待 B 對該分組的確認後，再接著發送下一個分組。

【發送方】A 發送的分組在傳輸過程中出錯，可能是丟失了，也可能是分組受到干擾出錯了
【接收方】這時 B 直接丟棄分組，什麼也不做（也不通知 A 受到的分組有差錯）。

【解決方案】發送方在每發送完一個分組時設置一個 超時計數器 ，只要超過一段時間仍然沒有接收到確認，就認為剛才發送的分組丟失了，因而重傳前面發送過的分組，這叫 超時重傳 。反之在超時計時器到期之前收到了相應的確認，就撤銷該超時計時器。

第一，A 在發送完一個分組後， 必須暫時保留已發送的分組的副本 （在發生超時重傳時使用）。只有在收到相應的確認後才能清楚暫時保留的分組副本。

第二，分組和確認分組都必須進行 編號 。這樣才能明確是哪一個發送出去的分組受到了確認，而哪一個分組還沒有收到確認。

第三，超時計時器設置的 重傳時間應當比數據在分組傳輸的平均往返時間更長一些 。

【發送方】超時重傳時間內沒有收到確認報文，無法確認是發送出錯、丟失，還是接收方的確認丟失，超時計時器到期後就要重傳。
【接收方】丟棄收到的重復分組，不向上層交付；向發送方發送確認。

【發送方】收下遲到的確認，並且丟棄

  發送方大部分時間都在等待確認，信道的利用率低

  使用流水線的 ARQ 可以提高信道利用率

【發送方】維持一個發送窗口，位於發送窗口內的分組都可連續發送出去，而不需要等待對方的確認。

回退N幀協議 ：如果發送方發送了多個分組，但中間的某個分組丟失了，這時接收方只能對丟失分組之前的分組發出確認，而發送方無法知道丟失分組及後面分組的接收情況，只好把丟失分組及後面的分組重傳一次，這叫 Go-back-N ，表示需要再退回來重傳已發送過的 N 個分組。

  前面 20 個位元組固定，因此 TCP 首部最小長度是 20 位元組。

  TCP 的滑動窗口以位元組為單位，窗口後沿的部分表示已發送且已收到通知，窗口裡的序號表示允許發送的序號，窗口前沿之前的數據暫時不允許發送，需要等待收到接收方的確認後前沿往前移才可發送。

描述一個發送窗口需要三個指針：P1、P2 和 P3，如圖所示：

  小於 P1 的是已發送並已收到確認的部分，而大於 P3 的是不允許發送的部分。

  P3 - P1 = A 的發送窗口

  P2 - P1 = 已發送但尚未收到確認的位元組數

  P3 - P2 = 允許發送但當前尚未發送的位元組數（又稱為 可用窗口 或 有效窗口 ）

  接收方 B 接收窗口大小為20，因為未收到 31 的數據，即使已收到後面的序號 32、33 的數據，返回的確認號仍然是 31。

  現在接收方收到了 31、32、33，並返回確認號 33，接收窗口往前滑動 3 個序號，發送方接收到確認，發送窗口也向前滑動 3 個序號大小，現在 A 可以發送序號 51~53 的數據了。

  當發送方將發送窗口內的數據都發送出去，但是接收方的確認可能由於網路擁塞滯留，這時發送方發送窗口已滿，可用窗口為 0，只能等待接收方的確認報文到達。

  TCP 為了保證可靠傳輸，要求必須受到對已發送報文的確認，如果超過一定時間未受到確認報文，則重傳已發送的報文。這個時間就叫 超時重傳時間 ，很明顯超時重傳時間的大小設置應該更貼近網路的實際情況，如果網路狀況好，就設短一點，否則使網路的空閑時間增大，降低了傳輸效率；網路差就設長一點，否則會引起很多不必要的重傳，使網路負荷增大。

  TCP 採用了一種自適應的演算法：

  RTT（報文段的往返時間）、RTTs（加權平均往返時間），RTTs 的計算公式：

RTTd（RTT 的偏差的加權平均值）、RTO（RetransmissionTime-Out 超時重傳時間）:

【場景】TCP 的接收方在接收對方發送過來的數據位元組流的序號不連續，形成一些不連續的位元組塊，如果簡單按照回退N幀協議處理，意味著要重傳第一個未收到的序號數據塊及之後的數據，如果能通知發送方已收到了哪些數據（選擇確認），就可以讓發送方只發送接收方未收到的數據。

  流量控制就是讓發送方的發送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。

  當發送方收到接收方通知，將窗口縮小為 0 時，發送方將暫時不能發送數據了，必須等接收方通知更新接收窗口大小，但是這個通知又有可能丟失，導致發送方沒收到通知。

  為了避免雙方互相等待死鎖，TCP 為每個鏈接設有一個 持續計時器 ，只要 TCP 連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續計時器。若持續計時器設置的時間到期，就發送一個零窗口 探測報文段 （僅攜帶 1 位元組的數據），而對方就在確認這個探測報文段時給出了現在的窗口值。如果窗口仍然是零，那麼受到這個報文段的一方就重新設置持續計時器；如果窗口不是零，那麼死鎖的僵局就可以打破了。

【優點】提高網路利用率
【缺點】可能會發生某種程度的延遲

【場景】接收數據的主機如果每次都立刻回復確認應答的話，可能會返回一個較小的窗口，因為接收方剛接收完數，緩沖區已滿。

【糊塗窗口綜合征問題】
TCP 接收方緩存已滿，而互動式的應用進程一次只從接收緩存中讀取 1 個位元組（這樣就使接收緩存空間僅騰出 1 個位元組），然後向發送方發送確認，並把窗口設置為 1 個位元組（但發送的數據報是 40 位元組長，TCP 首部 + IP 數據報首部）。接著，發送方又發來 1 個位元組的數據（注意發送方發送的 IP 數據報是 41 位元組長）。接收方發回確認，仍然將窗口設置為 1 個位元組。這樣進行下去，使網路的效率很低。

  TCP 文件傳輸中，就採用了兩個數據段返回一次確認應答，並且等待一定時間後沒有其他數據包到達時也依然發送確認應答。

  當對網路中某一資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網路的性能就要變壞，這種情況就叫做 擁塞 。

  慢開始（slow-start）、擁塞避免（congestion avoidance）、快重傳（fast retransmit）和快恢復（fast recovery）。

【演算法思路】

  當主機開始發送數據時，由於並不清楚網路的負荷情況，所以如果立即把大量數據位元組注入網路，那麼就有可能引起網路發生擁塞。較好的方法是先探測一下，即 由小到大逐漸增大發送窗口 ，也就是說， 由小到大逐漸增大擁塞窗口數值 。

【處理過程】

   慢開始門限值 ssthresh 決定了擁塞窗口達到多大時要執行什麼演算法。

① 當 cwnd < ssthresh 時，使用慢開始演算法；
② 當 cwnd > ssthresh 時，停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法；
③ 當 cwnd = ssthresh 時，既可使用慢開始演算法，也可使用擁塞避免演算法。

  在擁塞窗口 cwnd 達到門限值之前，發送方每一輪次收到確認應答後，cwnd 就增大為原來的兩倍；達到門限值後，執行擁塞避免演算法。

PS. 慢開始只是表示初始發送數據少，不代表發送速率增長速度慢，實際上是指數級增長非常快。

【演算法思路】

  讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經過一個往返時間 RTT 就把發送方的擁塞窗口 cwnd 加 1，而不是像慢開始階段那樣加倍增長。擁塞避免階段有 「加法增大」 的特點，按線性規律緩慢增長，使網路比較不容易出現擁塞 。

【處理過程】

  在執行擁塞避免演算法階段，當網路出現超時時，發送方判斷為網路擁塞，調整門限值為當前擁塞窗口的一半，即 ssthresh = cwnd / 2，同時擁塞窗口重置為 1，即 cwnd = 1，進入慢開始階段。

【演算法原理】

① 快重傳

【場景】有時，個別報文段會在網路中丟失，但實際上網路並未發生擁塞。如果發送方遲遲收不到確認，就會產生超時，就會誤認為網路發生了擁塞，導致發送方錯誤地啟動慢開始，把擁塞窗口 cwnd 又設置為 1，因而降低了傳輸效率。

【方案】接收方不要等待自己發送數據時才進行捎帶確認，而是要立即發送確認，即使收到了失序的報文段也要立即發出對已收到的報文段的重復確認，當發送方 一連收到 3 個重復確認 ，就知道接收方確實沒有收到某個報文段，因而應當 立即進行重傳 。

② 快恢復：

  發送方知道只是丟失了個別的報文段，於是不啟動慢開始，而是執行快恢復演算法，調整發送方門限值 ssthresh = cwnd / 2，同時設置擁塞窗口 cwnd = ssthresh = 8，並開始執行擁塞避免演算法。

擁塞控制的流程如下：

  擁塞窗口 cwnd，接收方窗口 rwnd， 發送方發送窗口的上限值 = Min[rwnd, cwnd] 。

① 當 rwnd < cwnd，接收方的接收能力限制發送方窗口大小；
② 當 cwnd < rwnd，網路的擁塞程度限制發送方窗口大小。

【問題背景】

  路由器採取分組丟棄策略，即按照 先進先出（FIFO） 規則處理分組，當隊列已滿時，則丟棄後面到達的分組，這叫 尾部丟棄策略 。

  丟失的分組會導致發送方出現超時重傳，發送方轉而執行慢開始演算法，不同分組屬於不同 TCP 連接，導致很多 TCP 同時進入慢開始狀態，這種現象稱為 全局同步 。

【解決方案】

  主動隊列管理 AQM：不等到路由器的隊列長度已經達到最大值時才不得不丟棄後面到達的分組，而是在隊列長度達到某個警惕值時就主動丟棄到達的分組，這樣就提醒了發送方放慢發送的速率，因而有可能使網路擁塞的程度減輕，甚至不出現網路擁塞。

  TCP 是面向連接的協議，運輸連接有三個階段： 連接建立、數據傳送、連接釋放 。

  TCP 連接建立過程要解決的幾個問題：

① 使每一方能夠確知對方的存在；
② 允許雙方協商一些參數（如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項和時間戳選項以及服務質量等）；
③ 能夠對運輸實體資源（如緩存大小、連接表中的項目等）進行分配。

  TCP 建立連接的過程叫做握手，握手需要在客戶和伺服器之間交換三個 TCP 報文段，即 三次握手 。

  最初客戶端和服務端都處於 CLOSED（關閉） 狀態，A（Client）主動打開連接，B（Server）被動打開連接。

  一開始，B 的 TCP 伺服器進程先創建 傳輸控制塊 TCB ，准備接受客戶進程的連接請求。然後伺服器進程就處於 LISTEN（收聽）狀態，等待客戶端的連接請求。如有，即作出響應。

   第一次握手 ：A 的 TCP 客戶進程也是首先創建傳輸控制塊 TCB，准備接受客戶進程的連接請求。然後在打算建立 TCP 連接時，向 B 發出連接請求報文段，這時首部中的同步位 SYN = 1，同時選擇一個初始序號 seq = x。TCP 規定，SYN 報文段（即 SYN = 1 的報文段）不能攜帶數據，但要 消耗掉一個序號 。這時，TCP 客戶進程進入 SYN-SENT（同步已發送） 狀態。

   第二次握手 ：B 收到連接請求報文段後，如同意建立連接，則向 A 發送確認。在確認報文段中應把 SYN 位和 ACK 位都置 1，確認號是 ack = x + 1，同時也為自己選擇一個初始序號 seq = y。請注意，這個報文段也不能攜帶數據，但同樣 要消耗掉一個序號 。這時 TCP 伺服器進程進入 SYN-RCVD（同步收到） 狀態。

   第三次握手 ：TCP 客戶進程收到 B 的確認後，還要向 B 給出確認。確認報文段的 ACK 置 1，確認號 ack = y + 1，而自己的序號 seq = x + 1。TCP 的標准規定，ACK 報文段可以攜帶數據。但 如果不攜帶數據則不消耗序號 ，在這種情況下，下一個數據報文段的序號仍是 seq = x + 1。這時，TCP 連接已經建立，A 進入 ESTABLISHED（已建立連接） 狀態。當 B 收到 A 的確認後，也進入 ESTABLISHED（已建立連接）狀態。

  數據傳輸結束後，通信的方法都可釋放連接。現在 A 和 B 都處於 ESTABLISHED 狀態。

   第一次揮手 ：A 的應用進程先向其 TCP 發出連接釋放報文段，並停止再發送數據，主動關閉 TCP 連接。A 把連接釋放報文段首部的終止控制位 FIN 置 1，其序號 seq = u，它等於前面已傳送過的數據的最後一個位元組的序號加 1。這時 A 進入 FIN-WAIT-1（終止等待 1）狀態，等待 B 的確認。請注意，TCP 規定，FIN 報文段即使不攜帶數據，它也消耗掉一個序號。

   第二次揮手 ：B 收到連接釋放報文後即發出確認，確認號是 ack = u + 1，而這個報文段自己的序號是 v，等於 B 前面已傳送過的最後一個位元組的序號加 1。然後 B 就進入 CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP 伺服器進程這時應通知高層應用程序，因而從 A 到 B 這個方向的連接就釋放了，這時的 TCP 連接處於半關閉（half-close）狀態，即 A 已經沒有數據要發送了，但 B 若發送數，A 仍要接收。也就是說，從 B 到 A 這個方向的連接並未關閉，這個狀態可能會持續一段時間。A 收到來自 B 的確認後，就進入 FIN-WAIT-2（終止等待 2）狀態，等待 B 發出的連接釋放報文段。

   第三次揮手 ：若 B 已經沒有要向 A 發送的數據，其應用進程就通知 TCP 釋放連接。這時 B 發出的連接釋放報文段必須使 FIN = 1。現假定 B 的序號為 w（在半關閉狀態 B 可能又發送了一些數據）。B 還必須重復上次已發送過的確認號 ack = u + 1。這時 B 就進入 LAST-ACK（最後確認）狀態，等待 A 的確認。

   第四次揮手 ：A 在收到 B 的連接釋放報文段後，必須對此發出確認。在確認報文段中把 ACK 置 1，確認號 ack = w + 1，而自己的序號是 seq = u + 1（根據 TCP 標准，前面發送過的 FIN 報文段要消耗一個序號）。然後進入 TIME-WAIT（時間等待）狀態。請注意，現在 TCP 連接還沒有釋放掉。必須經過時間等待計時器（TIME-WAIT timer）設置的時間 2MSL 後，A 才進入到 CLOSED 狀態，然後撤銷傳輸控制塊，結束這次 TCP 連接。當然如果 B 一收到 A 的確認就進入 CLOSED 狀態，然後撤銷傳輸控制塊。所以在釋放連接時，B 結束 TCP 連接的時間要早於 A。

F. 計算機網路 傳輸層的定址方法

OSI網路體系結構的分層：
1.物理層
2.數據鏈路層
3.網路層
4.傳輸層
5.會話層
6.表示層
7.應用層
其中，第二層交換基於MAC地址信息，第三層交換基於網路層信息，如IP
地址。
答案補充
你所指的層是不是指osi的分層？定址指的是什麼？網路定址、主機定址、域名定址？
答案補充
那大概就是上面說的東西了。一般來說我們在地址欄輸入
網址，這個網址稱為域名。接著通過DNS伺服器將其轉化為ip地址，二者是一一對應的。ip地址（InternetProtocolAddress）是主機在Internet上的唯一標志（它是一串4組由圓點分割的數字組成的，其中每一組數字都在0－256之間，如：0－255．0－255．0－255．0－255．0－255；如，202．202．96．33就是一個主機伺服器的IP地址。
答案補充
基本上ip是整個網際網路體系結構（即我們平常所說的TCP/IP體系結構）的核心所在。IP地址就包含了網路部分和主機部分（這里你首先得了解網際網路是小的網路組成的，internet就是inter-net，即小網路互連構成的大網路）。當然從具體的轉換細節上還存在其他的地址。
比如，ip數據包是由一個路由器傳到另一個路由器的。而如何使用ip地址找到正確的物理網路，又得把ip地址映射到物理的網路地址，常用的一種方法是地址解析協議（Address
Resolution
Protocl,ARP），再進一步地，還需要用到mac地址。ip地址只是一個邏輯上的地址。
網路是一個很復雜的龐大的系統,我現在的水平暫時無法用很簡短的語言清晰地描述其過程。更詳細的內容你感興趣的話可以看一些計算機網路方面的書。
答案補充
有兩個概念最好能理解下：
MAC地址(位於數據鏈路層)
介質訪問控制(Media
區域網
Control)地址一般位於網卡中，用於標識網路設備，控制對網路介質的訪問。例如，網路設備要訪問傳輸電纜(網線，位於物理層)，必須具備一個MAC
地址，發送的數據要到達目的地，必須知道目的地的MAC地址。因為一個網卡具有唯一的MAC地址，所以又叫做物理地址。
網路地址(位於網路層)
因為一個網路地址可以根據邏輯分配給任意一個網路設備，所以又叫邏輯地址。網路地址通常可分成網路號和主機號兩部分，用於標識網路和該網路中的設備。採用不同網路層協議，網路地址的描述是不同的，如IPX，以PAD.0134.02d3.es50為例，PAD為網路號，而
0134.02d3.es50是標識該網路中設備的主機號。IP協議則用32位二進制來表示網路地址，一般就叫做IP地址。MAC地址用於網路通信，網路地址是用於確定網路設備位置的邏輯地址。

G. 計算機網路應用層和傳輸層及網路層協議有哪些

應用層協議：

1、遠程登錄協議（Telnet)

2、文件傳輸協議（FTP）

3、超文本傳輸協議（HTTP）

4、域名服務協議（DNS）

5、簡單郵件傳輸協議（SMTP）

6、郵局協議（POP3）

其中，從網路上下載文件時使用的是FTP協議，上網游覽網頁時使用的是HTTP協議；在網路上訪問一台主機時，通常不直接輸入IP地址，而是輸入域名，用的是DNS服務協議，它會將域名解析為IP地址；通過FoxMail發送電子郵件時，使用SMTP協議，接收電子郵件時就使用POP3協議。

傳輸層協議：

1、傳輸控制協議TCP

2、用戶數據報協議UDP

TCP協議：面向連接的可靠傳輸協議。利用TCP進行通信時，首先要通過三步握手，以建立通信雙方的連接。TCP提供了數據的確認和數據重傳的機制，保證發送的數據一定能到達通信的對方。

UDP協議：是無連接的，不可靠的傳輸協議。採用UDP進行通信時不用建立連接，可以直接向一個IP地址發送數據，但是不能保證對方是否能收到。

網路層協議：

1、網際協議IP、Internet互聯網控制報文協議ICMP、Internet組織管理協議IGMP、地址解析協議ARP。

H. 網路五層結構

計算機網路五層結構是指應用層、傳輸層、網路層、數據鏈路層、物理層。

1、應用層

專門針對某些應用提供服務。

2、傳輸層

網路層只把數據送到主機，但不會送到進程。傳輸層負責負責進程與主機間的傳輸，主機到主機的傳輸交由網路層負責。傳輸層也稱為端到端送。

3、網路層

把包裡面的目的地址拿出來，進行路由選擇，決定要往哪個方向傳輸。

負責從源通過路由選擇到目的地的過程，達到從源主機傳輸數據到目標主機的目的。

4、數據鏈路層

通過物理網路傳送包，這里的包是通過網路層交過來的數據報。

只完成一個節點到另一個節點的傳送（單跳）。

5、物理層

通過線路（可以是有形的線也可以是無線鏈路）傳送原始的比特流。

只完成一個節點到另一個節點的傳送（單跳）。

(8)計算機網路傳輸層解析擴展閱讀：

計算機網路是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網路操作系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

計算機網路也稱計算機通信網。關於計算機網路的最簡單定義是：一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。若按此定義，則早期的面向終端的網路都不能算是計算機網路，而只能稱為聯機系統（因為那時的許多終端不能算是自治的計算機）。但隨著硬體價格的下降，許多終端都具有一定的智能，因而「終端」和「自治的計算機」逐漸失去了嚴格的界限。若用微型計算機作為終端使用，按上述定義，則早期的那種面向終端的網路也可稱為計算機網路。

I. 計算機網路這門課程第六章傳輸層的知識點有哪些

計算機網路這門課第六章傳輸層的知識點包含章節導引,第一節傳輸服務,第二節傳輸協議的要素,第三節擁塞控制,第四節網際網路傳輸協議UDP,第五節網際網路傳輸協議TCP,第六節性能問題,第七節延遲容忍網路,。

J. 計算機網路中五層協議它們分別的主要功能是什麼它們具體分別是在哪裡（從硬體層面上談）實現的

1，物理層；其主要功能是：主要負責在物理線路上傳輸原始的二進制數據。

2、數據鏈路層；其主要功能是：主要負責在通信的實體間建立數據鏈路連接。

3、網路層；其主要功能是：要負責創建邏輯鏈路，以及實現數據包的分片和重組，實現擁塞控制、網路互連等功能。

4、傳輸層；其主要功能是：負責向用戶提供端到端的通信服務，實現流量控制以及差錯控制。

5、應用層；其主要功能是：為應用程序提供了網路服務。

物理層和數據鏈路層是由計算機硬體（如網卡）實現的，網路層和傳輸層由操作系統軟體實現，而應用層由應用程序或用戶創建實現。

(10)計算機網路傳輸層解析擴展閱讀：

應用層是體系結構中的最高層。應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需要。這里的進程就是指正在運行的程序。

應用層不僅要提供應用進程所需要的信息交換
和遠地操作，而且還要作為互相作用的應用進程的用戶代理，來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。應用層直接為用戶的應用進程提供服務。

傳輸層的任務就是負責主機中兩個進程之間的通信。網際網路的傳輸層可使用兩種不同協議：即面向連接的傳輸控制協議TCP，和無連接的用戶數據報協議UDP。

面向連接的服務能夠提供可靠的交付，但無連接服務則不保證提供可靠的交付，它只是「盡最大努力交付」。這兩種服務方式都很有用，備有其優缺點。在分組交換網內的各個交換結點機都沒有傳輸層。

網路層負責為分組交換網上的不同主機提供通信。在發送數據時，網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組或包進行傳送。

在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數據報，或簡稱為數據報。網路層的另一個任務就是要選擇合適的路由，使源主
機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。