第五章运输层

**第五章: 运输层**

在计算机网络中，运输层（Transport Layer）是OSI参考模型中的第四层。它负责将数据从源主机传递到目的主机，并确保数据的正确传递。在这一章，我们将深入探讨运输层的功能、协议和实现。

**5.1 运输层的功能**

运输层的主要功能是提供一个端到端的数据传输服务。它负责将数据从源主机传递到目的主机，并确保数据的正确传递。在这一过程中，运输层需要解决以下几个问题：

* **连接管理**:建立和终止连接。
* **差错检测**:检查数据是否有错误或丢失。
* **流量控制**:限制发送方的数据速率。
* **拥塞避免**:预防网络拥塞。

**5.2 TCP协议**

TCP（Transmission Control Protocol）是最常用的运输层协议之一。它提供了一个可靠的、连接式的服务，确保数据在传递过程中不被丢失或损坏。TCP使用序列号和确认号来实现这一点。

**5.2.1 TCP连接建立**

当两个主机之间需要建立一个TCP连接时，会发生以下过程：

* **SYN**:源主机发送一个 SYN包（同步包），包含其初始序列号。
* **SYN-ACK**:目的主机收到 SYN包后，返回一个 SYN-ACK包，包含其初始序列号和确认号。
* **ACK**:源主机收到 SYN-ACK包后，发送一个 ACK包，确认连接建立。

**5.2.2 TCP数据传输**

当TCP连接建立后，源主机可以开始发送数据。每个数据包都包含一个序列号和确认号，以便接收方能够正确重组数据。

* **SEQ**:源主机发送一个数据包，包含其当前序列号。
* **ACK**:目的主机收到数据包后，返回一个 ACK包，确认接收并更新其确认号。

**5.2.3 TCP连接终止**

当TCP连接需要被终止时，会发生以下过程：

* **FIN**:源主机发送一个 FIN包（结束包），表示连接将要关闭。
* **ACK**:目的主机收到 FIN包后，返回一个 ACK包，确认接收并更新其确认号。

**5.3 UDP协议**

UDP（User Datagram Protocol）是另一种常用的运输层协议。它提供了一个不可靠的、连接式的服务，不保证数据在传递过程中不被丢失或损坏。

**5.4 运输层实现**

运输层的实现通常由操作系统负责。在Linux系统中，运输层协议由内核模块实现。用户空间应用程序可以使用库函数来访问这些模块。

* **socket**:创建一个 socket 对象，用于数据传输。
* **bind**:绑定 socket 到一个地址和端口上。
* **listen**:开始监听 socket 的连接请求。
* **accept**:接受一个连接请求，并返回一个新的 socket 对象。
* **send**:发送数据通过 socket。
* **recv**:接收数据通过 socket。

**5.5代码示例**

以下是使用TCP和UDP协议的代码示例：

c#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT8080int main() {
 int sockfd, connfd;
 struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

 // 创建 socket 对象 sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0);
 if (sockfd < 0) {
 perror("socket");
 exit(1);
 }

 // 绑定 socket 到一个地址和端口上 memset(&servaddr,0, sizeof(servaddr));
 servaddr.sin_family = AF_INET;
 servaddr.sin_port = htons(PORT);
 inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);

 // 开始监听 socket 的连接请求 if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
 perror("bind");
 exit(1);
 }

 // 开始监听 socket 的连接请求 listen(sockfd,3);

 while (1) {
 // 接受一个连接请求，并返回一个新的 socket 对象 connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, NULL);
 if (connfd < 0) {
 perror("accept");
 continue;
 }

 char buffer[256];
 int n = read(connfd, buffer,255);
 if (n >0) {
 printf("%s
", buffer);
 }
 }

 return0;
}

c#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT8080int main() {
 int sockfd, connfd;
 struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

 // 创建 socket 对象 sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0);
 if (sockfd < 0) {
 perror("socket");
 exit(1);
 }

 // 绑定 socket 到一个地址和端口上 memset(&servaddr,0, sizeof(servaddr));
 servaddr.sin_family = AF_INET;
 servaddr.sin_port = htons(PORT);
 inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);

 // 发送数据通过 socket char buffer[] = "Hello, world!";
 sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer),0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

 return0;
}