計算機網路——傳輸層（二）
傳輸層位於端系統中，也就是位於‘網路邊緣’。傳輸層也有很多協議，但目前用的比較多的是UDP協議和TCP協議。
在認識UDP協議和TCP協議之前，先介紹兩個概念——多路複用與多路分解。
多路複用與多路分解
先對傳輸層有個基本瞭解，應用層通過套接字介面向傳輸層傳遞資料，傳輸層再通過網路向接收端的套接字介面傳遞資料。多路複用與多路分解是用來管理資料如何流向或流出套接字介面的。
當主機A中各個程序產生網路資料時，並將這些資料流向套接字介面後，傳輸層協議負責收集這些資料，然後將這些資料送上網路，我們稱這個過程為多路複用。
當主機B收到網路資料時，傳輸層協議負責收集這些資料，然後通過資料報文中的資訊，將這些資料分別送到指定埠的程序中去，我們稱這個過程為多路分解
對於UDP協議來說，主機A的埠可以理解能直接與主機B的埠打交道。傳送端A產生報文，報文中指定了接收端B的IP地址和埠號，通過UDP協議，資料能直接由A的傳送埠流向B的接收埠。
對於TCP協議來說，在接收端B會有一個‘歡迎套接字’，這個套接字埠會監聽網路上的各個TCP請求，當某個TCP請求初次到來的時候，這個歡迎套接字埠會為這個請求自動分配一個隱式埠，我們無法知道這個埠的埠號，但確實有這麼個埠被打開了。通過這個過程，傳送端和接收端建立了連線，當傳送端再次傳送請求報文的時候，這個歡迎套接字就會將這個報文傳遞給之前開啟的那個隱式埠。
UDP協議
UDP協議相較於TCP協議來講，是一種快速，限制少，簡單，輕量的協議，但也是有代價的。代價就是無法保證傳輸資料的安全，就是資料在傳輸過程中可能會發生丟包，在一些對資料可靠性要求比較高的場合一般不被使用。
UDP檢驗和
UDP檢驗和是用來檢查資料是否發生錯誤的，但僅僅只是檢查而已，並不能修復錯誤。
UDP協議將整個資料包分割成一個個16位元的二進位制資料，然後對這些二進位制進行求和運算，對最終結果求反碼，這個反碼就是檢驗和。舉個例子來講，16位元太多，這裡簡化為4位元運算，有資料0010 0001 1110。我們首先將這12位的二進位制資料分割為4位的二進位制資料，可以得到3個二進位制資料（如果不夠，可以補0），然後對這3個二進位制資料進行求和：
0010+0001+1110 = 10001
我們取後4位，所有捨去最左邊的1，得到結果0001，然後對其取反碼，得到結果1110。
這個1110就是我們要放進UDP協議中的檢驗和。因為反碼加原碼得到的結果在各個位上都是1，所有如果接收端接收到資料並同樣對資料進行拆分求和運算，然後將結果與檢驗和相加，如果結果出現0位，則表明資料發生了錯誤。
反碼 + 原碼 = 111…111
原碼 = 碼1 + 碼2 + 碼3 + … + 碼N
=>反碼 + 碼1 + 碼2 + 碼3 + … + 碼N = 111…111
TCP協議
1.三次握手
第一次握手：傳送端首先發送一個不包含資料的報文，將SYN位設定為1，隨機選擇一個初始序號 i，這個序號指的是位元組號。
第二次握手：接收端收到報文，為該請求分配埠和快取，然後返回一個響應報文，這個響應報文的SYN位也被設定為1，確認號被設定為 i + 1, 並隨機選擇一個自己的初始序號 m。
第三次握手：傳送端在收到響應報文後再次返回一個SYN為0，確認號為 m + 1, 序列號為 i + 1的報文。傳送端和接收端之間的連線就建立了。需要注意的是，在之後的每個報文中SYN位都被設定為0。
2.流量控制
流量控制是為了不使接收端快取傳送溢位，應用程式從快取中取出資料，而TCP會不斷向快取中加入資料，當取出比較少，而加入比較多的時候就會發送快取溢位的情況。TCP能夠檢測接收端快取空閒區的大小，從而改變傳送端傳入網路資料的量。
3.擁塞控制
如果說流量控制是為了控制傳入資料的量的話，那麼擁塞控制就是為了控制傳入資料的速率。如果速率太快，就會在路由器快取中發生溢位，TCP通過檢測丟包來觀察速率是否達到上限，如果發生了丟包，就表示資料可能在路由器快取佇列中被丟棄，這時候就要降低傳送速率。反之，如果一直沒有檢測到丟包，TCP會逐步加大發送端的傳送速率直到發生丟包為止。