HCIE | 传输层哪些不得不知道的定义

传输层定义

传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一，主要负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机同时运行多个进程，因此传输层具有有复用和分用功能。传输层在终端用户之间提供透明的数据传输，向上层提供可靠的数据传输服务。传输层在给定的链路上通过流量控制、分段/重组和差错控制来保证数据传输的可靠性。传输层的一些协议是面向链接的，这就意味着传输层能保持对分段的跟踪，并且重传那些失败的分段。

传输层包含两个协议（UDP、TCP），这篇文章主要围绕着TCP、UDP来讲。

TCP面向连接协议

在需要（如内存不足）时，通过API通知TCP协

TCP是一种面向连接，可靠的传输层协议，先进行TCP三次握手，在传递应用数据，可以提供确认ACK，流量控制功能（Windows 滑动窗口）

常见TCP应用：（端口号是用来区分不同的网络服务）

• FTP 端口号：20 21
• Http 端口号：80
• Https 端口号：443
• Telnet端口号：21
• SMTP 端口号：25
• POP3 端口号：110

适用场景：TCP适合于可靠性要求较高的应用，如WEB、邮件等。

报文格式:

• TCP数据段由TCP Header（头部）和TCP Data（数据）组成。TCP最多可以有60个字节的头部，如果没有Options字段，正常的长度是20字节。
• 16位窗口大小：表示接收端期望通过单次确认而收到的数据的大小，由于该字段为16位，所以窗口的大小的最大值65545字节，该机制通常用来进行数据流量控制。
• 滑动窗口的流控特性：
  • TCP的滑动窗口是动态的，应用根据自身的处理变化，通过本端TCP接收窗口大小控制来对-对端的发送窗口流量控制。应用程序在需要（如内存不足）时，通过API通知TCP协议栈缩小TCP的接收窗口，然后TCP协议栈在下个段发送是包含新的窗口大小通知给对端，对端按通知的窗口来改变发送窗口，以此达到减缓发送速率的目的。

TCP建立连接过程（三次握手）：

TCP断开连接过程（四次握手）：

UDP用户数据报协议

UDP是一种面向无连接，不可靠的传输层协议，报文简单占用小8byte，所以传输小、效率高，适用于视频等大流量应用，对可靠性要求不高的应用

常见应用：

• DNS 端口53；
• SNMP 端口161；
• DHCP 端口68；
• TFTP 端口69；
• RIP 端口512；

报文格式：报文中不包含确认机制

适用场景：

• UDP适合于实时数据传输，如语音和视频通信
• 相比于TCP,UDP的传输效率更高、开销更小，但是无法保障数据传输的可靠性。而是需要上传应用协议自身提供可靠性保证（如RIP需要通过30S周期更新来保证）

数据转发过程

数据转发过程分为本地转发（同网段）和远程转发（跨网段）两种，而两者的数据转发原理是基本一样的，都是遵循TCP/IP协议簇。

数据封装过程：

数据从高层向低层转发的过程称之为封装；

数据解封装过程：

数据从底层向高层转的过程称之为解封装；