运输层的拥塞控制
运输层知识点总结
运输层知识点总结运输层是OSI模型中的第四层，负责在主机之间提供端到端的数据传输服务。
运输层使用端口号来识别不同的应用程序，并为这些应用程序提供可靠的数据传输服务。
本文将总结运输层的知识点，包括运输层的功能、协议、特性等内容。
1. 运输层的功能运输层主要有两个功能，一是提供端到端的数据传输服务，二是为应用层提供端口号和流控制。
具体来说，运输层负责将应用层的数据分割成适合传输的数据段，并为这些数据段提供可靠的传输服务。
此外，运输层还负责数据的多路复用与分解，即将来自不同应用程序的数据段合并到一个数据流中传输，然后再分解成适合不同应用程序的数据段。
2. 运输层的协议在运输层有两个主要的协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP 提供可靠的数据传输服务，具有数据校验、流量控制、拥塞控制等功能，适用于需要可靠数据传输的应用程序，如电子邮件、文件传输等。
UDP则提供不可靠的数据传输服务，不具有数据校验、流量控制等功能，适用于实时性要求高的应用程序，如视频会议、在线游戏等。
3. 运输层的特性运输层有多种特性，包括可靠性、流量控制、拥塞控制等。
其中，可靠性是运输层最重要的特性之一，即保证数据传输的正确性和完整性。
为了实现可靠传输，TCP使用序号、确认应答、重传机制等技术。
流量控制是另一个重要的特性，即控制发送方的发送速率，使得接收方可以处理接收到的数据。
拥塞控制是为了避免网络拥塞，使得网络能够在高负载时保持稳定运行。
4. 运输层的端口号运输层使用端口号来识别不同的应用程序。
端口号是一个16位的数字，范围从0到65535。
其中，0到1023的端口号是系统端口号，用于系统服务和常用应用程序，如HTTP的端口号是80，SMTP的端口号是25。
1024到49151的端口号是注册端口号，用于一些常用应用程序，如FTP的端口号是21，Telnet的端口号是23。
49152到65535的端口号是动态或私有端口号，用于一些临时性应用程序。
基于性能服务的高速网络运输层拥塞控制解决方案
关 键 词 ： 能 服 务 ；拥 塞 控 制 ；网 络 测 量 ；模 糊 推 理 ；时 间 尺 度 性 中图分类 号 ： Ｐ ９． ４ Ｔ ３ ３０ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９３ ４ （ ０ ２ ０ —２ ９０ １ ０ —４ ３ ２ １ ） ３０ ５ — ７
现行 Ｔ Ｐ拥 塞控 制采 用端 到端 的方 式 ， 求 端 Ｃ 要
收 藕 日期 ： ０ １０ — ７ ２ １ － １０ ．
系统 根据 分 组 的发 送 和接 收过 程 探 测 网 络 拥 塞 状 况 。 由于所在 位置 的局 限性 ， 系 统 可 利 用 的拥 塞 端 信 号 只有 丢包 和 时延 。丢包 是一 个 只包含 “ 塞” 拥 和 “ 未拥 塞” ２种 状 态 的二 元 信 号 量 ， 导 致 发 送 端 不 会 断增 大发送 窗 口直 至 路 由器 缓存 溢 出 ， 成 网络 振 造
ｐ ｏ ｏｓ ｄ ｆ ＣＰ ｎｄ ｒ ｐ ｅ ｏｒ Ｔ ａ Ｕ Ｄ Ｐ， ｔ ｅ ｗｏ ｄｏ ｉ ａ ｒ ｎｓ ｒ ｌ ｙ ｒ ｒ ｏｃ ｌ ． Ａ ｓ ａ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ， ｔ ｓ ｈ ｔ ｍ ｎ ｎｔ ｔ ａ ｐｏ ｔ ａ ｅ ｐ ｏｔ ｏ ｓ ｌ ｙ ｒ ｄ ｔ ｕｃ ｕｒ ｈｉ
Ｐｅｒｏｒ ａ ｃ ｅｒ ｉ ｅ ｂａ ｅ ｒ ｎ ｐ ｔｌ ｙ ｏ ｇ ｔ ｏ ｔｏｌｒ ｏｌｔｏ ｆ ｍ ｎ ｅ ｓ ｖ ｃ ｓ ｄ ｔａ ｓ ｏｒ ａ ｅｒ ｃ ｎ ｅｓ ｉ ｃ ｎ ｒ ｅｓ ｕ ｉ ｎ ｏｎ ｆ ｉ — ｐ ｅｄ ｎ ｗｏｒ ｓ ｏｒ ｈ ｇｈ ｓ ｅ ｅｔ ｋ
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ １ ７ ０３ ． 国 ６０ ２４ ） 作 者 简 介 ： 丽 华 （ ９ ６ ） 女 ， 士 ， 教 授 ； 究 方 向 ： 络 宋 １７一 ， 博 副 研 网 测 量 、 络 性 能 ； － ｉ： ｎ ｅ ａ ａ １６ ｃ ｍ． 网 Ｅｍａ ｍｉｎ ｈ ｈ ＠ ２ ． ｏ ｌ
tcp流量控制原理
tcp流量控制原理TCP（传输控制协议）是一种广泛使用的运输层的提供可靠的端到端的数据传输，被广泛应用于许多现代的应用程序，如HTTP、SMTP、FTP等。
TCP的特点之一就是实现了流量控制，它可以确保双方的数据传输的有效性，将发送端流量与接收端流量调整到合理的水平，以避免传输过程中产生网络拥塞。
本文旨在介绍TCP流量控制中所涉及的原理。
# 二、流量控制的基本原理1、可靠数据传输：TCP提供可靠的端到端的数据传输，采用三步握手机制建立连接，在接收端接收的数据包都要经过校验，确保数据可靠传输。
2、流量控制：TCP采用滑动窗口机制实现流量控制，其中，滑动窗口由发送端和接收端分别维护一个滑动窗口大小，发送端通过发送数据时记录发送数据的长度从而控制发送速度，而接收端则通过确认接收到的数据从而控制接收速率，以提高数据传输的流畅性。
3、传输过程中的拥塞控制：当传输的数据量超出了网络的容量时，很容易出现网络拥塞的现象，这会降低数据传输的流畅性，可能导致传输失败。
为了避免这种情况的发生，TCP采用了慢启动、拥塞避免、快恢复等机制来控制网络拥塞对传输数据的影响，以保证数据传输的有效性。
# 三、TCP量控制的实现1、滑动窗口机制：滑动窗口是TCP能够实现流量控制的基础，发送端和接收端都会维护一个滑动窗口，窗口大小就是发送端或接收端可以处理的最大数据包尺寸。
2、ACK信号：接收端收到数据后发送ACK信号，接收端的ACK信号可以用来调整发送端的发送窗口，只有收到了正确的ACK信号后，发送端才知道可以继续发送数据。
3、TCP要算法：TCP采用了许多算法来保证数据传输的有效性，如慢启动、拥塞避免、快恢复等，这些算法可以自动调整发送端的发送速率，以提高传输的效率。
#、总结以上就是关于TCP流量控制原理的介绍，TCP的流量控制机制非常重要，它可以确保双方的数据传输的有效性，避免网络拥塞的出现，从而提高传输的效率。
它主要通过滑动窗口机制及各种重要算法来实现，为网络数据传输提供了保障。
运输层知识总结
发送窗口前沿通常是不断向前的，但也可能不变，对应两种情况：一是没有收到新 的确认，对方通知的窗口大小也不变；二是收到了新的确认但是窗口号变小了，使得发 送窗口前沿正好不变。前沿也可能向后收缩，发生在对方通知的窗口缩小了。 发送窗口后沿变化有不动和前移。 发送窗口内的字节可能是已发送的但未收到确认的或是未发送的， 只要不收到确认 后沿就不向前移。 接受窗口(rwnd) 接受窗口只对按序接受的最高序号给予确认，如果只收到 32、33 但未收到 31、确 认报文的确认号仍为 31(希望 A 从 31 开始发送，退后 N 帧)，如果收到了 31，并把序号 31~33 交给主机，B 删除这些数据，向 A 发送确认，确认号 34，窗口 20。 窗口与缓冲的关系 缓冲一般是循环利用的，环形。 发送缓冲并不等于发送窗口，发送窗口用来暂时存放： 1） 发送应用程序传送给 TCP 准备发送的数据； 2） TCP 已发送但未收到确认的数据 接受缓冲： 1） 按序到达但未上交给主机的 2） 未按序到达的数据 强调： 1） 虽然 A 的发送窗口总是根据 B 的接受窗口设置的， 但同一时刻 A 的发送窗口并
阐述运输层可靠传输的工作原理
运输层是网络协议的第五层，主要负责实现应用程序之间的通信和数据传输。
可靠传输的工作原理是确保数据在传输过程中能够准确、完整地到达目的地，避免数据丢失、乱序和重复等问题。
可靠传输的工作原理主要涉及到以下几个方面：
数据封装和拆解：在传输层，数据需要封装成传输层的数据报文，以便在网络中进行传输。
在接收端，需要对数据报文进行拆解，还原成原始数据。
可靠传输协议：传输层使用可靠的传输协议来保证数据的可靠性。
例如，TCP（传输控制协议）是一种常见的可靠传输协议。
TCP通过确认机制、重传机制、流量控制和拥塞控制等手段来保证数据的可靠传输。
确认机制：发送方在发送数据报文时，会等待接收方的确认信号。
如果接收方成功接收到了数据报文，就会发送一个确认信号；否则，发送方会重传数据报文，直到收到确认信号或超过重传次数限制。
重传机制：如果发送方没有收到确认信号或者收到了错误的数据报文，就会启动重传机制。
重传机制会重新发送数据报文，直到收到确认信号或超过重传次数限制。
流量控制：流量控制是为了避免发送方发送的数据报文过快，导致接收方无法及时处理而出现丢包等问题。
流量控制通过控制发送方的发送速率，使得接收方能够及时接收并处理数据报文。
拥塞控制：拥塞控制是为了避免网络拥堵而出现的数据传输问题。
拥塞控制通过动态地调整发送方的发送速率，使得网络能够保持相对稳定的状态。
总之，运输层可靠传输的工作原理是通过封装和拆解数据、使用可靠的传输协议、确认机制、重传。
运输层协议
运输层协议运输层协议是 OSI 模型中的第四层，它提供了应用程序之间的端到端通信。
运输层协议主要有两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
传输控制协议（TCP）是一种可靠的、面向连接的协议。
它能够保证数据的可靠传输，确保数据的有序性，并且能够进行拥塞控制。
TCP通过将数据分割成多个小的报文段，并对每个报文段进行编号和校验，以确保数据的完整和正确性。
在传输过程中，如果某个报文段丢失或损坏，TCP将重新发送该报文段，以保证数据的可靠性。
此外，TCP还通过使用滑动窗口机制来控制数据的流量，以及使用三次握手和四次挥手来建立和终止连接。
用户数据报协议（UDP）是一种不可靠的、无连接的协议。
UDP不保证数据的可靠性，也不保证数据的有序性。
它仅仅将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序，没有任何添加额外的标识或控制信息。
UDP适用于一些对数据传输延迟要求比较高的应用场景，如音频和视频传输。
由于UDP没有拥塞控制机制，因此它在网络拥塞情况下会导致丢失大量的数据。
运输层协议在互联网中起着至关重要的作用。
它使得不同计算机上的应用程序能够通过互联网进行通信。
运输层协议通过为每个数据包添加特定的头部信息，在网络中识别该数据包属于哪个应用程序。
它还负责将数据分割成适当的大小，并确定传输顺序，以确保数据能够正确到达目的地。
此外，运输层协议还能够实现多路复用和多路分解。
多路复用是指多个应用程序可以共享同一个网络连接，而不需要建立多个独立的连接。
多路分解是指一个应用程序可以同时处理多个网络连接。
这些特性使得运输层协议能够更有效地利用网络资源，提高网络的性能和吞吐量。
总之，运输层协议是互联网中非常重要的一层协议，它使得应用程序能够进行端到端的通信。
通过提供可靠性、有序性和拥塞控制等机制，运输层协议能够保证数据在网络中的正确传输。
无论是TCP还是UDP，它们都有各自适用的场景和优点，可以根据应用程序的需求来选择使用。
第5章 运输层
网络层向传输层提供发送主 机到接收主机的通信服务 发送端把报文段(segment)封 装成数据报(datagrame),并 将其发送给相邻路由器； 路由器将datagrame从入链 路转发到出链路； 接收端提取segment,并传递 给传输层。
network data link physical
network data link physical network data link physical network data link physical
类比：
假定教师的信件通过收发室人员送到学校邮局。 教师的信件由收发室人员从学校邮局统一领取，并交到各教师信 箱。
进程：？ 应用报文：？ 主机：？ 传输协议：？ 网络层协议：？
注意，收发室人员只在本校工作。
传输层协议运行在端系统
运输层协议所能提供的服务受到了底层网络协议的服务模型的限 制。
SP provides “return address”
DP: 6428
Client
IP:B
导航
5.1 概述 5.2 用户数据报协议 UDP
5.2.1 UDP 概述 5.2.2 UDP 的首部格式
18
5.2 用户数据报协议 UDP
5.2.1 UDP 概述
UDP 只在 IP 的数据报服务之上增加了很少一点的 功能：
字节 4 源 IP 地址 字节 12 伪首部 4 目的 IP 地址 2 源端口 2 目的端口 1 0 1 2 17 UDP长度 2 检验和
2 长 度
UDP 用户数据报 发送在前 首 部
首 部
数
运输层协议的作用
运输层协议：连接你我，传输信息运输层协议是计算机网络中的一个重要组成部分，其作用是建立端到端的通信连接，实现数据的可靠传输。
具体来说，运输层协议可以实现以下几个方面的功能：
1. 端口管理
运输层协议通过端口来识别不同的应用程序，从而实现多个应用程序同时在同一台计算机上运行，不会互相干扰。
此外，端口也可以用于网络安全，例如关闭一些敏感的端口来防止黑客攻击。
2. 可靠传输
运输层协议可以实现将数据分割成数据包，并在传输过程中进行错误检测和纠正，从而确保数据的可靠传输。
其中，TCP协议是一个经典的可靠传输协议。
3. 流量控制
运输层协议可以基于网络传输速度、数据接收速度等因素，来实现流量控制，避免过多的数据发送导致网络阻塞。
4. 拥塞控制
拥塞控制是指在网络出现拥塞时，运输层协议可以减缓数据传输速度，从而避免网络的崩溃和数据的丢失。
在实际的网络应用中，常见的运输层协议有TCP、UDP等。
TCP协
议适用于那些对数据准确性要求较高的场合，例如文件传输、电子邮
件等。
而UDP协议则适用于实时传输、低延迟等场合，例如网络电话、视频会议等。
总之，运输层协议在计算机网络中扮演着至关重要的角色，它连
接了各个应用程序之间的通信，让我们可以轻松地交流和分享信息。
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发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
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更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
0
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
当拥塞窗口 cwnd 增长到慢开始门限值 ssthresh 时 （即当 cwnd = 16 时），就改为执行拥塞避免算法， 拥塞窗口按线性规律增长。
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
在执行慢开始算法时，拥塞窗口 cwnd 的初始值为 1， 发送第一个报文段 M0。
课件制作人：谢希仁 8
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
发送端的 cwnd 从 2 增大到 4，并可发送 M4 ~ M6共 4
个报文段。
课件制作人：谢希仁 10
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
0
传输次数
慢开始门限的初始值设置为 16 个报文段，
即 ssthresh = 16。
课件制作人：谢希仁 7
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
8
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指数规律增长
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
课件制作人：谢希仁 12
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16Hale Waihona Puke ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
发送端每收到一个对新报文段的确认 ACK，就把发送 端的拥塞窗口加 1，因此拥塞窗口 cwnd 随着传输次数 按指数规律增长。
课件制作人：谢希仁 11
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
更新后的 ssthresh 值变为 12（即发送窗口数值 24 的 一半），拥塞窗口再重新设置为 1，并执行慢开始算 法。
慢开始 拥塞避免
假定拥塞窗口的数值增长到 24 时，网络出现超时（表 明网络拥塞了）。
课件制作人：谢希仁 13
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
以使分组注入到网络的速率更加合理。
4
拥塞避免算法
条件：拥塞窗口cwnd >慢开始门限 ssthresh 时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算 法；
原理：没经过一个往返时间RRT（即传输轮 次），就把拥塞窗口cwnd 加1，而不是加倍；
拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长，比慢开 始算法的拥塞窗口增长速率缓慢得多。
5
要点
无论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要发送方 判断网络出现拥塞（其依据就是没有按时收到确 认）：
要将慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发 送窗口值的一半（但不能小于2）
拥塞窗口cwnd重新设置为1，执行慢开始算法； 目的：迅速减少主机发送到网络中的分组数，使
得发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的 分组处理完毕。
6
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口=1。图中的窗 口单位不使用字节而使用报文段。
计算机网络
第 7 章 运输层的拥塞控制
1
四种拥塞控制的方法
慢开始 拥塞避免 快重传 快恢复
2
两个参数
拥塞窗口cwnd：发送方维持的一个状态变量，拥塞 窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在 变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。
慢开始门限ssthresh：其用法如下 当cwnd < ssthresh时，使用慢开始算法； 当cwnd > ssthresh时，停止使用慢开始算法而 改用拥塞避免算法 当cwnd = ssthresh时，既可使用慢开始算法， 也可使用拥塞避免算法。
8
4
指数规律增长
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
发送端收到 ACK1 （确认 M0，期望收到 M1）后，将 cwnd 从 1 增大到 2，于是发送端可以接着发送 M1 和 M2 两个报文段。
课件制作人：谢希仁 9
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
接收端发回 ACK2 和 ACK3。发送端每收到一个对新报 文段的确认 ACK，就把发送端的拥塞窗口加 1。现在
3
慢开始算法的原理
由小到大逐渐增大发送窗口，也就是逐渐增大拥塞 窗口；
在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口 cwnd 设置为一个最大报文段 MSS 的数值；
在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口 增加至多一个 MSS 的数值；
每经过一个传输轮次，拥塞窗口 cwnd 就加倍； 用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可