网络知识体系(二) —— 运输层协议
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发布时间：2022-10-11 02:24
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时间：2023-10-10 16:53
转自 HuanBlog：这一篇 TCP 总结请收下
运输层的功能是：提供进程之间的逻辑通信。这里的进程可以是主机之间的不同进程，也可以是同一个主机内的不同进程。
网络层只负责数据包的接收与发送，它并不知道这个数据属于哪个进程。运输层负责收集各个进程的数据交给网络层，并将网络层的数据拆分交给不同的进程。将数据收集起来交给网络层这一步被称为多路复用，将网络层的数据拆分出来交给不同进程这一步被称为多路拆分。
运输层的表现受网络层的*。因为网络层是运输层的底层支持，运输层无法决定自己的带宽、时延等，但运输层可以基于网络层开发更多的特性：如可靠传输。网络层只负责尽力把数据包从一端发送到另一端，但不保证数据可以到达并且完整。在运输层可以对接收的数据做校验，保证可靠传输。
运输层提供的进程间通信，在底层是通过 socket 完成的。在网络层中，IP 地址是用来进行主机通信的标识，在运输层中，socket 是用来进行进程间通信的标识。
运输层增加了端口这个概念，用来区分不同的 socket。一个主机上有很多的端口，每个端口都有一个端口号，端口的数量由运输层协议决定。
不同的运输层协议对 socket 有不同的定义方式。在 UDP（User Datagram Protocol） 协议中，使用 目标 IP + 目标端口号来定义一个 socket；在 TCP (Transfer Control Protocol)协议中，使用 目标 IP + 目标端口号 + 源 IP + 源端口号来定义一个 socket。我们只需要在运输层报文的头部附加上这些信息，目标主机就会知道我们要发送给哪个 socket，对应监听该 socket 的进程就可以收到数据。
UDP 是最精简的运输层协议，只实现了进程间通信；而 TCP 协议在 UDP 的基础上，实现了可靠传输、流量控制、拥塞控制、面向连接等等特性，同时也更加复杂。
除了 UDP 和 TCP 之外，还有很多优秀的运输层协议，但使用最广泛的，还是 TCP 和 UDP。
TCP 协议表现在报文上，就是会在应用层传输过来的数据前附加一个 TCP 首部，这个首部携带了 TCP 信息。TCP 首部结构如下：
TCP 首部的固定长度是 20 字节，下面还有 4 字节是可选的。其中有一些我们熟悉的：源端口、目标端口。上文说到，socket 还需要 IP 地址进行定位，IP 地址会在网络层附加上。
TCP 首部各字段的作用如下：
选项字段中包含以下其他选项：
TCP 并不是把应用层传输过来的数据直接加上首部然后发送给目标，而是把数据看成一个字节流，给他们标上序号之后再发送。这就是 TCP 的面向字节流特性：
面向字节流的好处是无需一次存储过大的数据占用太多内存，坏处是无法知道这些字节代表的意义，例如应用层发送一个音频文件和一个文本文件，对于 TCP 来说就是一串字节流，没有意义可言，所以应用层不得不处理粘包和拆包问题。
