计算机网络——运输层(1)暨小程送书
- 小程一言
- 专栏链接: [link](http://t.csdnimg.cn/ZUTXU)
- 运输层
- 概述
- 两个主要协议
- 运输层和网络层的关系
- 网络层
- 运输层
- 总结
- 多路复用与多路分解
- 多路复用
- 多路分解
- 不同的技术实现
- 时分复用(TDM)
- 频分复用(FDM)
- 码分复用(CDM)
- 总结
- UDP——无连接运输
- 特点&功能
- 无连接
- 面向数据报
- 不可靠性
- 低开销
- 总结
- 可靠数据传输原理
- 机制
- TCP——面向连接的传输
- 特点&功能
- 面向连接
- 可靠性
- 高开销
- 总结
- 小程送书
- 《巧用ChatGPT高效搞定Excel数据分析》
- 内容简介
- 参与方式
- 正品链接
小程一言
我的计算机网络专栏,是自己在计算机网络学习过程中的学习笔记与心得,在参考相关教材,网络搜素的前提下,结合自己过去一段时间笔记整理,而推出的该专栏,整体架构是根据计算机网络自顶向下方法而整理的,包括各大高校教学都是以此顺序进行的。
面向群体:在学计网的在校大学生,工作后想要提升的各位伙伴,
讲述了应用层,遵循自顶向下原则,下面就是运输层的内容讲解了
专栏链接: link
运输层
概述
计算机网络的运输层是位于应用层和网络层之间的一层,它负责在网络中的不同主机之间提供端到端的数据传输服务。运输层的主要功能包括数据分段、传输控制、错误检测和纠正等。
两个主要协议
- 传输控制协议:TCP提供可靠的数据传输服务,它通过数据分段、流量控制、拥塞控制等机制来确保数据的可靠传输。
- 用户数据报协议:UDP则提供不可靠的数据传输服务,它主要用于一些对数据传输延迟要求较低的应用,如音视频传输等。
运输层和网络层的关系
运输层和网络层是计算机网络中的两个重要组成部分,它们之间有着密切的关系。
网络层
负责在网络中的不同主机之间提供数据包的传输和路由选择,它使用IP协议来实现主机之间的通信。网络层的主要功能是将数据包从源主机传输到目标主机,它负责确定数据包的路径和转发。
运输层
负责在不同主机之间提供端到端的数据传输服务,它使用TCP或UDP协议来实现数据的可靠传输。运输层的主要功能是对数据进行分段、传输控制、错误检测和纠正等,以确保数据在端到端之间的可靠传输。
总结
网络层提供了数据包的传输和路由功能,而运输层则在此基础上提供了端到端的数据传输服务。两者之间的关系可以理解为网络层提供了基础的数据传输能力,而运输层在此基础上增加了更高层次的数据传输服务,使得应用层能够更加方便地进行数据通信。
多路复用与多路分解
多路复用和多路分解是两种重要的数据传输技术,它们允许在单个通信信道上同时传输多个数据流。
多路复用
将多个数据流合并成一个数据流进行传输的过程。在发送端,多路复用将来自不同源的数据流合并成一个数据流,然后通过网络传输到接收端。在接收端
多路分解
将接收到的数据流分解成原始的多个数据流,并交付给相应的目标。
不同的技术实现
时分复用(TDM)
在时分复用中,不同的数据流按照时间片的方式依次传输,每个数据流被分配一个固定的时间段进行传输。接收端根据时间信息来分解数据流。
频分复用(FDM)
在频分复用中,不同的数据流通过在不同的频率范围内传输,每个数据流占据不同的频率带宽。接收端根据频率信息来分解数据流。
码分复用(CDM)
在码分复用中,不同的数据流使用不同的编码方式进行传输,接收端根据编码信息来分解数据流。
总结
多路复用和多路分解技术可以提高通信信道的利用率,允许多个数据流通过同一信道进行传输,从而减少了通信资源的浪费。这些技术在计算机网络中得到了广泛的应用,例如在电话网络、无线通信网络以及互联网传输中都有多路复用和多路分解的应用。
UDP——无连接运输
UDP是计算机网络中的一种无连接的运输层协议。与TCP协议不同,UDP协议不需要在发送数据之前建立连接,也不需要在数据传输后拆除连接。UDP协议提供了一种简单的、无连接的数据传输服务,它主要用于那些对数据传输时延要求较高,但对数据可靠性要求较低的应用场景。
特点&功能
无连接
UDP协议是无连接的,发送端在发送数据之前不需要与接收端建立连接,也不需要维护连接状态。这使得UDP协议的数据传输速度更快,但也意味着它不提供数据的可靠性保证。
面向数据报
UDP协议是面向数据报的,每个UDP数据包都是独立的,没有先后顺序的要求。这意味着UDP数据包之间的传输没有关联,每个数据包都是独立处理的。
不可靠性
UDP协议不提供数据的可靠传输保证,它不保证数据包的顺序到达、不保证数据的完整性,也不提供重传机制。因此,UDP协议在传输过程中可能会出现丢包、重复、乱序等问题。
低开销
相比于TCP协议,UDP协议的开销更低,不需要维护连接状态、不需要进行拥塞控制和流量控制,因此在一些对传输速度要求较高的应用场景下更为适用。
总结
UDP协议通常用于那些对数据传输时延要求较高,但对数据可靠性要求较低的应用场景,例如音视频流媒体传输、在线游戏数据传输等。由于UDP协议的特点,它能够提供更快的数据传输速度和更低的传输开销,但在传输过程中可能会出现数据丢失或乱序的情况。因此,在选择使用UDP协议时,需要根据具体的应用场景和需求来权衡其优劣。
可靠数据传输原理
可靠数据传输是指在计算机网络中,确保数据在传输过程中不会丢失、损坏或重复,并且能够按照正确的顺序到达目的地的过程。
机制
- 确认和重传机制:发送方在发送数据后等待接收方的确认消息,如果一定时间内没有收到确认消息,发送方会重新发送数据。这样可以确保数据的可靠传输。
- 序列号和校验和:在发送数据时,每个数据包都会被赋予一个唯一的序列号,接收方可以根据序列号来检查数据包的顺序是否正确。同时,每个数据包都会附带一个校验和,接收方可以通过校验和来检查数据包是否损坏。
- 流量控制和拥塞控制:流量控制用于控制发送方发送数据的速率,以确保接收方能够处理数据。拥塞控制用于避免网络拥塞,通过动态调整发送方的发送速率来保证网络的稳定性。
- 超时重传:发送方在发送数据后会设置一个超时时间,如果在超时时间内没有收到确认消息,发送方会重新发送数据。
- 确认机制:接收方在接收到数据后会发送确认消息给发送方,以确保发送方知道数据已经成功到达。
TCP——面向连接的传输
TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议,与UDP协议不同,TCP协议是面向连接的,它在数据传输之前需要先建立连接,在数据传输完成后需要拆除连接。然而,您提到的“TCP无连接运输”似乎存在一些混淆,因为TCP协议本身并不支持无连接的传输。
特点&功能
面向连接
TCP协议是面向连接的,数据传输之前需要通过三次握手建立连接,传输完成后需要通过四次挥手拆除连接。这种面向连接的特性保证了数据的可靠传输和顺序传输。
可靠性
TCP协议提供了数据的可靠传输保证,它通过序号、确认应答、重传机制等手段来保证数据的可靠性。TCP协议能够保证数据包的顺序到达、不丢失、不重复,并且提供流量控制和拥塞控制机制。
高开销
相比于UDP协议,TCP协议的开销更高,因为它需要维护连接状态、进行拥塞控制和流量控制,这些都会增加传输的开销。
总结
TCP协议的面向连接和可靠性特性,它通常用于那些对数据传输可靠性要求较高的应用场景,例如文件传输、网页浏览、电子邮件传输等。在这些应用场景中,数据的完整性和顺序性非常重要,因此使用TCP协议能够保证数据的可靠传输。然而,由于TCP协议的连接管理和数据校验等机制,会增加一定的传输开销,因此在对传输速度要求较高的应用场景中,可能会选择使用UDP协议来获得更快的传输速度。
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