《计算机网络：自顶向下方法》笔记：03.运输层
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一、概述和运输层服务
运输层在端系统中实现进程到进程之间的传输，发送端将应用层报文转换成报文段（实现的方法是：将应用报文划分为较小的块，并为每块加上一个运输层首部）随后运输层将报文段传递给网络层，网络层（比如路由器）不关心运输层的报文段。接收端网络层抽取传输层报文段，并将其交给传输层，传输层接收到报文段后，使该报文段中的数据被接收进程所使用。
运输层协议能提供的服务常常受制于底层网络层协议的服务类型，然而即使底层网络协议不能在网络层提供响应的服务，运输层协议也能提供某些服务。例如，即使底层网络协议是不可靠的，运输协议也能为应用程序提供可抗的数据传输服务。
因特网有两种传输层协议：
- TCP（传输控制协议）：可靠、面向连接
- UDP（用户数据报协议）：不可靠、无连接
二、多路复用与多路分解
一个进程有一个或多个套接字( socket)，运输层并没有直接将数据交给进程，而是交给一个中间的套接字。接收主机上可能有不止一个套接字，所以每个套接字都有唯一的标识符。标识符的格式取决于它是UDP还是TCP套接字。那么运输层的数据是如何定向到具体进程的？即通过多路复用和分解
多路复用：源主机上，运输层从不同套接字中收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息生成报文段，然后将报文段传递到网络层。
多路分解：接收主机上，运输层检查报文段的字段，标识出接收套接字，进而将报文段定向到该套接字。（将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字）
多路复用的要求：
- 套接字有唯一标识符
- 每个报文段有特殊字段来指示该报文段所要交付到的套接字
上述特殊字段(32bit)的组成：源端口号(16bit))+目的端口号(16bit)
端口号是一个16比特的数，其大小在065535之间。01023范围的端口号称为周知端口号，是受限制的，这是指它们保留给诸如HTTP (80)和FTP(21)之类的周知应用层。1024-65535端口号给其他应用。
所以整个运输层传递过程是：传输层给主机上的每个套接字分配一个端口号，当报文段到达主机时，运输层检查报文段中的目的端口号，并将其定向到相应的套接字。然后报文段中的数据通过套接字进入其所连接的进程。
源端口号在作为报文段返回发送时，将转化为新的目的端口号。
1. 无连接(UDP)的多路复用与多路分解
一个UDP套接字是由一个二元组标识的（本地IP地址，本地端口号）。注意与多路复用的报文段特殊字段区分开
如果两个UDP报文段有不同的源IP地址或者源端口号，但是有相同的目的IP和目的端口号，它们将通过同一个套接字到达同一个应用程序
2. 面向连接(TCP)的多路复用与多路分解
一个TCP套接字是由一个四元组标识的（源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号）。注意与UDP套接字区分开。主机使用全部4个值来将报文段定向到相应的套接字。TCP是面向连接的，它需要将源IP地址和和源端口号与目的IP地址和目的端口号绑定。
TCP和UDP的socket差别可以用快递来类比，TCP类比为你和一个人经常互寄快递（建立了连接），顺丰上已经保存了你和对方的姓名和地址，每次寄东西时候，选择这个信息就可以，对应到TCP socket则应该是一个代表了四元组的整数。而UDP可以类比为你寄件给一个陌生人（没有建立连接），顺丰上只有你自己的姓名和地址，对应到socket则是一个代表了二元组的整数但当你要寄给他时，必须要写上他的姓名和地址
如果两个TCP报文段有不同的源IP地址或者源端口号，但有相同的目的IP地址和目的端口号，将通过两个不同的套接字进入同一应用进程。即一个应用进程可以关联多个Socket，而一个Socket将只关联一个应用进程。
往往这样的对应关系是通过线程来实现的：在高性能Web服务器中通常只使用一个进程，但是为每个连接创建了一个线程，每个线程关联一个Socket，这样可以允许许多套接字连接到相同的进程，进而提高服务器性能