OSI七层网络模型传输层详解(传输层使用的协议有哪些)

传输层是OSI七层网络模型中的第四层,主要负责为应用层提供端到端的数据传输服务,同时也可以对网络层提供的服务进行可靠性控制和流量控制。

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在传输层中,主要有两个协议,即传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。

交换方式

传输层是计算机网络中的一个重要层次,主要负责在网络中的不同主机之间传输数据

面向连接传输

面向连接的传输(Connection-oriented Transmission):在传输数据之前,需要先建立一条连接。连接建立后,数据传输的过程就相当于在建立的连接上进行数据交换,数据传输完成后需要关闭连接。面向连接的传输保证了数据的可靠性和完整性,但需要额外的连接建立和维护开销。

无连接传输

无连接的传输(Connectionless Transmission):在传输数据之前不需要建立连接,每个数据包都是独立传输的。由于没有额外的连接建立和维护开销,无连接的传输通常具有较高的传输速度,但无法保证数据的可靠性和完整性。

流量控制

流量控制(Flow Control):在数据传输过程中,发送方和接收方需要进行流量控制,以确保数据能够正常传输。发送方通过控制发送速率来避免接收方无法及时处理数据的情况,而接收方通过发送确认消息来告知发送方已经接收到数据,从而避免数据丢失的情况。

TCP协议

TCP协议(Transmission Control Protocol)是传输层中的一种协议,它提供面向连接、可靠的数据传输服务,是互联网中应用最广泛的一种传输协议。TCP协议通过三次握手建立连接,保证数据传输的可靠性,同时也支持流量控制和拥塞控制等功能。

下面是TCP协议的主要特点:

  • 面向连接:在数据传输前,TCP协议需要先建立连接,确认双方通信的可靠性,再进行数据传输。在数据传输完成后,需要关闭连接。
  • 可靠性:TCP协议对数据传输提供可靠性保证。它通过确认、重传、超时重传等机制,保证数据的正确性和完整性。
  • 流量控制:TCP协议通过窗口控制机制,控制数据的发送速度,防止数据包的丢失或拥塞。
  • 拥塞控制:TCP协议通过拥塞窗口控制机制,根据网络情况和反馈信息,动态调整数据发送速度,避免网络拥塞和负载过高。
  • 面向字节流:TCP协议是一种面向字节流的协议,发送方将数据分割成若干个TCP报文段发送,接收方将TCP报文段组装成完整的数据流。
  • 全双工通信:TCP协议是一种全双工通信协议,双方都可以同时发送和接收数据。

由于TCP协议提供了可靠的数据传输和拥塞控制机制,所以它在数据传输要求高可靠性、顺序性的应用场景中得到了广泛应用,如文件传输、电子邮件、网页浏览等。

UDP协议

UDP协议(User Datagram Protocol)是传输层中的一种协议,它提供无连接、不可靠的数据传输服务,是一种简单的传输协议。与TCP协议不同,UDP协议不保证数据传输的可靠性,也不提供流量控制和拥塞控制等功能。

下面是UDP协议的主要特点:

  • 无连接:UDP协议不需要在数据传输前进行连接的建立,直接将数据发送出去,所以没有连接建立和关闭的时间开销。
  • 不可靠性:UDP协议对数据传输不提供可靠性保证,数据包可能丢失、重复、乱序,也没有确认和重传机制。
  • 简单:UDP协议设计简单,实现容易,运行开销小。
  • 面向数据报:UDP协议是一种面向数据报的协议,发送方将数据封装成数据报发送,接收方收到数据报后即可处理。
  • 支持广播和多播:UDP协议支持广播和多播的数据传输方式。

由于UDP协议具有简单、快速、灵活等特点,在实时性要求较高、数据可靠性要求不高的应用场景中得到广泛应用,如实时音视频传输、网络游戏、DNS查询等。

除了TCP和UDP协议,传输层还可以使用其他协议

SCTP协议

SCTP(Stream Control Transmission Protocol)是一种面向消息的传输层协议,最初是为了提供一种可靠的传输层协议,用于传输信令消息。SCTP协议的主要特点是提供多条流、有序和可靠的数据传输、拥塞控制和流量控制等功能。

SCTP协议与TCP协议类似,但是它提供了比TCP更为灵活和多样化的服务。它支持多条数据流,每条数据流都有自己的序号和检验和,因此数据传输更加有序和可靠。此外,SCTP协议还提供了可靠性保证、拥塞控制和流量控制等功能。

SCTP协议的主要特点如下:

  • 多条数据流:SCTP协议支持多条数据流,每条数据流都有自己的序号,因此可以实现多路复用和分离。
  • 有序和可靠传输:SCTP协议保证数据的有序传输,并提供可靠性保证,保证数据不丢失和不重复。
  • 拥塞控制和流量控制:SCTP协议提供拥塞控制和流量控制功能,可以避免网络拥塞和数据传输速度过快导致数据丢失。
  • 心跳机制:SCTP协议提供心跳机制,用于检测网络连接的状态,避免连接失效。
  • 支持多播和广播:SCTP协议支持多播和广播数据传输方式。

SCTP协议主要应用于移动通信网络中,如CDMA2000和3GPP LTE等,以及VoIP(Voice over Internet Protocol)等实时应用中,因为它具有传输多路语音和数据流的能力,并且可以提供可靠性保证和流量控制等功能。

DCCP协议

DCCP(Datagram Congestion Control Protocol)是一种基于数据报的传输层协议,它提供了可靠的数据传输和拥塞控制功能,同时也可以支持无连接传输和不可靠传输。

DCCP协议的主要特点如下:

  • 可靠数据传输:DCCP协议提供可靠数据传输,通过序列号和确认机制保证数据的可靠性。
  • 拥塞控制:DCCP协议使用TCP-Friendly Rate Control(TFRC)算法进行拥塞控制,可以避免网络拥塞和数据传输速度过快导致数据丢失。
  • 数据报模式:DCCP协议采用数据报模式,每个数据报都有独立的确认和超时机制,可以避免重传大量的数据。
  • 可选的可靠性:DCCP协议支持可选的可靠性,可以在不需要完全可靠的情况下提高传输效率。
  • 可扩展性:DCCP协议可以通过选项字段进行扩展,以满足各种应用需求。

DCCP协议主要应用于实时多媒体应用中,如流媒体、语音和视频会议等,因为它具有可靠的数据传输和拥塞控制功能,并且支持数据报模式和可选的可靠性,可以提高传输效率和实时性。

总的来说,传输层主要负责为应用层提供可靠、高效的数据传输服务,同时也可以对网络层提供的服务进行可靠性控制和流量控制,是网络通信中非常重要的一层。

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