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一、宏观架构中的传输层

在计算机中，任何一个可以交换信息的介质都可以称为端系统。计算机网络的运输层则负责把报文从一端运输到另一端，运输层实现了让两个互不相关的主机进行了逻辑通信的功能，看起来像是让两个主机相连一样。

 数据包的结构如上图所示，数据包经过每层后，该层协议都会在数据包附上包首部，而当数据包经过传输层之后，会为其附上TCP首部，首部包含着源端口号和目的端口号。在发送端运输层将从发送应用程序接收到的报文转化为运输层分组，分组也被称为报文段（segment）。运输层一般会将报文段进行分割，分成较小的块，为每一块加上运输层首部并将其向目的地发送。

在运输层发送的过程中，可以选择的运输层协议主要有TCP和UDP。

二、谈谈一些基础概念

1、TCP和UDP

2、套接字

（1）socket的概念

socket实际上与TCP/IP没有必然联系，socket的出现只是方便了TCP/IP的使用 。可以直接使用下面Socket API的这些方法

（2）socket API方法

create（）：创建一个socket

bind（）：socket的标识，一般用于绑定端口号

listen（）：准备接收连接

connect（）:准备充当发送者

accept（）：准备充当接收者

write（）：发送数据

read（）：接收数据

close（）：关闭连接

（3）套接字处理过程

1是指调用create方法创建通信链路中的端点，创建完成后会返回描述该套接字的套接字描述符

2是指调用bind方法应用程序通过套接字描述符将唯一的名称绑定在套接字上，服务器必须绑定一个名称才能在网络中访问

3是指调用listen方法表示客户端愿意等待连接的意愿

4是指客户端应用程序调用connect方法发起与服务器的连接请求

5是指服务器应用程序使用accept API接受客户端连接请求

6是指在流套接字之间建立连接后，客户端和服务器之间就可以发起read/write API调用了

7是指当服务器或者客户端要停止操作时，调用close API释放套接字获取的所有系统资源

但是注意socket API不属于通信模型，socket API允许应用程序与传输层和网络层进行交互

为了方便资源的使用，提高机器的性能、利用率和稳定性等原因，我们的计算机都有一层软件叫做操作系统，它用于帮助我们管理计算机可以使用的资源，当我们的计算机要使用一个资源的时候，可以向操作系统申请，再由操作系统为我们分配和管理资源。通常我们要访问一个内核设别或者文件时，程序可以调用系统函数，系统就会为我们打开设备或者文件，然后返回一个文件描述符fd（或者称为ID，是一个整数），我们要访问该设备或者文件，只能通过你该文件描述符。

同理当我们使用网络时，要使用到对应的操作系统的操作和网络设备，所以我们可以向操作系统申请，然后系统会为我们创建一个套接字socket，并返回这个socket的ID，以后我们的程序要使用网络资源，只要向这个socket的编号ID操作即可、而我们每个网络进程至少对应着一个socket，向socket中的ID写数据，相当于是向网络发送数据，向socket中读数据，相当于是接收数据。

（4）端口

端口号是16位的非负整数，范围是0~65535之间，分为三种，

第一种是周知/标准端口号，范围是0~1023；

第二种是注册端口号，范围是1024~49151；

私有端口号，范围是49152~65535；

当一个报文到达服务器时，通过端口号来区分不同的应用程序，但是仅仅依靠端口号来确定某一条报文是不够的。互联网上一般使用源IP地址、目标IP地址、源端口号、目标端口号来进行区分。若果其中的某一项不同，就认为是不同的报文段。

而确认端口号的方法有两种，

第一种是标准既定的端口号，例如SSH使用22标识，FTP采用21标识，HTTP采用80标识；

第二种是时序分配的端口号，凭借操作系统为每个应用程序分配互不冲突的端口号；

（5）多路复用和多路分解

多路复用就是指从多个socket接收数据，为每块数据封装上头部信息，生成报文段，交给网络层

多路分解就是指依据头部信息将收到的报文段交给对应的socket，即不同的进程

如上图所示，多路复用体现在从主机1和主机3的不同的socket接收数据，并为每块数据封装上头部信息生成报文段。

多路分解体现在将接收到的不同的报文段交给对应的socket，即不同的进程。 

（i）无连接的多路复用和多路分解

主要用于UDP协议，UDP套接字是一个二元组，这个二元组包含目的IP和目的端口，主机在收到UDP段后检查段中的目的端口号，将UDP段导向绑定在该端口号的socket。

（ii）面向连接的的多路复用和多路分解

TCP的socket用四元组来标识：源IP、源目端口号、目标IP、目标端口号

接收端利用所有的四个值将报文导向合适的socket，服务器可能支持多个TCP socket，每个socket用自己的四元组唯一标识

如上图所示，主机C向主机B发起了两个HTTP请求（具有着不同的源端口号），主机A向主机B发起了一个HTTP请求，主机A、B、C都有自己唯一的IP地址，当主机C发出这两个HTTP请求后，正因为这两个HTTP请求具有着不同的源端口号所以主机B能够分解这两个HTTP连接。而对于主机A和主机C来说，这两个主机有着不同的IP地址，所以对于主机B来说也能够进行分解。