图解TCPIP---第六章---传输层TCPUDP

`TCPIP识别一个进行通信的应用需要5大要素`

0-1023 知名端口号
1024-49151 这些端口被正式注册了但是可以用于任何通信
49152-65535 操作系统动态分配的端口号
一些知名端口号如下

常被用于以下几个方面

TCP通过检验和序列号确认应答重发控制连接管理窗口控制等机制实现可靠传输

确认应答ACK acknowledgement
否定确认应答 NACK negative acknowledgement

Q1 发送端发送数据后会等待对端的确认应答
- 一定时间未等到确认应答发送端认为数据已经丢失重发
  - 未收到数据也可能是返回的确认在中途丢失
  - 也有可能是对端的确认延迟到达
- 发送端按照机制重复即可但是对接收端可能重复收到数据简直就是灾难需要处理这种情况
A1 需要一种机制能识别是否已经接收数据能判断是否需要接收
- 上述确认应答处理重发控制重复控制等等功能都可以通过序列号实现序列号是按顺序给发送数据的每一个字节(8位字节)都标上号码的编号
- 如下图

Q1 超时时间如何定义
A1 最好找到一个确认应答一定时间内一定能在这个时间段内返回
Q2 TCP要求不论处在何种网络都提供高性能通信并且无论网络拥堵情况发生何种变化都必须保持这一特性
A2 每次发包时都计算往返时间及其偏差往返时间和偏差(RTT时间波动的值方差)相加超时重发时间就是这个和在大一丢丢的
A3 在BSD的Unix以及Windows中 超时都是按0.5s为单位偏差的最小值也是0.5 所以最小的重发时间时1s
A4 数据被重发之后若还是收不到则再次发送超时等待时间会2倍 4倍函数延长数据也不会无限反复的重复到达一定的次数后如果仍没有任何确认应答则会判断网络或对端主机异常强制管理连接并通知应用程序
如下图

在这里插入图片描述

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MSS最大消息长度
TCP在传送大量消息时是以MSS进行分割重发也是也MSS为单位
MSS是在三次握手时计算出来的在发送SYN请求时会在TCP首部写入MSS选项会在两者中选一个比较小的值投入使用

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为每个数据包进行确认应答的缺点是包往返时间越长网络的吞吐量越差
引入窗口概念窗口的滑动如下
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窗口大小这个字段是由接收端控制的 TCP首部中有一个字段通知窗口大小具体过程如下
在这里插入图片描述

通信刚开始就发送大量数据可能存在隐藏问题
在网络拥堵时如果突然出现一个较大量的数据可能导致网络瘫痪
TCP为了防止该问题在通信一开始便会通过一个慢启动算法得出的数值对发送数据量进行控制
定义了一个拥塞窗口的概念

Nagle算法尽在下列任意一种条件满足才能发送数据 这个算法可能导致某种程度的延迟因此在窗口系统(X Window System)以及继续控制等领域中使用TCP时往往会关闭该算法的启用
- 已发送的数据全部都已经收到确认应答
- 可以发送最大段长度MSS的数据时
延迟确认应答
- 每次都立刻回复确认应答的话可能会返回一个较小的窗口(因为刚接收完数据缓冲区已满)在流控制一节可以看到接收端可以控制窗口大小
- 延迟机制如下
  - 在没有收到2x最大段长度的数据为止不做确认应答(根据操作系统不同有时不论数据大小只要收到两个包就即可返回确认应答的情况) 总而言之就是各种机制延迟确认应答
  - 在其他情况下最大延迟0.5s发送确认应答很多操作系统设置为0.2s 延迟超过0.5时很有可能导致重发数据这个时间越小 CPU的负荷越高性能也下降时间越大越有可能触发发送主机的重发处理
捎带应答
- TCP的确认应答和回执数据一起返回通过一个包发送
- 比如电子邮件协议的SMTP POP 文件传输协议FTP的连接控制部分等
- 没有启动延迟确认应答(即接收数据后立刻返回确认应答)是无法实现捎带应答的
- 因为捎带必须等待应用程序处理完数据并将作为回执的数据返回时才能进行捎带哈哈哈