3. Transport Layer

提供服务

RFC 768

UDP 报文段首部

Source Port	Destination Port	Length	Checksum
16 bits	16	16	16

三次握手
- C->S: SYN 1, seq i
- S->C: SYN 1, seq j, ack i+1
- C->S: SYN 0, seq i+1, ack j+1
- C->S: Data, seq i+1, ack j+1
结束连接
- C->S: FIN
- S->C: ACK
- S->C: FIN
- C->S: ACK
发送缓存：三次握手期间建立
最大报文段长度(MSS, Maximum Segment Size) e.g 1460
最大传输单元(MTU, Maximum Transmit Unit) = MSS + 报文段首部 + 数据报首部(通常为40字节) e.g 1500

Source Port	Destination Port	Seqence Number	Acknowledgement Number	Data Offset	Reserved	Flags	Window	Checksum	Urgent Pointer	Options
16 bits	16	32	32	4	4	8	16	16	16	option,variable
Telnet=13,HTTP=80,TFTP=69		第一个数据八位组的序号（SYN置位则加一）	希望接受的序号（累积确认）	首部32位字的数量		置1含义见下	信用量分配W	因特网检验和	紧急数据最后一个八位组

$\text{RTT}(i)$ = SampleRTT: 实际往返时延,对第$i$个传输的报文段所观察到的往返时间
将重传计时器的值设置的比估计值大一点
- 超时间隔 = EstimateRTT + 4 DevRTT
简单平均：$\text{ARTT}(K+1)=\frac{K}{K+1}\sum_i{\text{RTT}(i)}$
指数平均
- EstimateRTT = $(1-\alpha)$ EstimateRTT + $\alpha$ SampleRTT
- DevRTT = $(1-\beta)$ DevRTT + $\beta$ |SampleRTT - EstimateRTT|
- RFC 793
  - $\text{RTO}(K+1)=\min(\text{UPBOUND},\max(\text{LBOUND},\beta\text{EstimateRTT}(K+1)))$
RTT 方差估计 (Jacobson 算法)
- 指数平均不能很好处理方差较高的情况
- $\text{SRTT}(K+1)=(1-g)\text{SRTT}(K)+g\text{RTT}(K+1)$
- $\text{SERR}(K+1)=\text{RTT}(K+1)-\text{SRTT}(K)$
- $\text{SDEV}(K+1)=(1-h)\text{SDEV}(K)|\text{SERR}(K+1)|$
- 重传计时器 $\text{RTO}(K+1)=\text{SRTT}(K+1)+f\text{SDEV}(K+1)$
指数RTO退避：重传时 $\text{RTO}=q\text{RTO}$
Karn 算法
- 报文超时重传后，收到确认既可能是第一次的 ACK，也可能是第二次的 ACK
- 不对重传报文测得的 $\text{RTT}$ 更新
- 发送重传后用指数RTO退避
- 对后续报文使用 RTO 退避知道收到一个队未重传的报文段的确认为止

慢启动
- cwnd(拥塞窗口) 初始化微较小 MSS
- 每收到一个确认增加 1个MSS （指数增长）
- 结束状态
  - 超时事件：ssthresh = cwnd/2, cwnd = 1, 慢启动
  - cwnd $\geq$ sstresh: 拥塞避免模式
  - 3个冗余 ACK：快速重传（在定时器过期前重传丢失的报文段），sstresh = cwnd/2, 快速恢复
拥塞避免模式（加性增，乘性减）
- 每过一个往返时延将 cwnd 加一
- 结束状态
  - 超时事件：ssthresh = cwnd/2, cwnd = 1, 慢启动
  - 3个冗余 ACK: sstresh = cwnd/2, 快速恢复
快速恢复
- TCP Taheo: cwnd = 1, 慢启动
- TCP Reneo: cwnd = sstresh + 3, 线性增长

平均吞吐量
- $B=\frac{0.75W}{\text{RTT}}$
- $B=\frac{1.22\text{MSS}}{\text{RTT}\sqrt{L}}$

源端口	目标端口	数据偏移	CCVal	CsCov(检验范围)	检验和	RES	类型	扩展序列号	RES	序列号	可选
16bits	16	8	4	4	16	3	4	1	8	48/28
		应用数据开始偏移量	发送方拥塞控制机制使用	检验和检验范围	因特网检验和		分组类型	1则48bits