經過前幾天的學習，我們了解了網絡層如何實現主機間的邏輯通信。今天，我們將焦點上移，進入運輸層的學習。運輸層是計算機網絡體系結構中的關鍵一層，它為運行在不同主機上的應用進程之間提供了直接的邏輯通信服務。
一、運輸層的核心作用
運輸層位于網絡層之上，應用層之下。如果說網絡層負責將數據包從源主機送到目的主機，那么運輸層則負責將數據準確交付給主機上的具體應用進程。它通過引入端口（Port）的概念來實現這種復用與分用。端口是一個16位的標識符，用于區分同一主機上不同的應用進程。
二、兩種主要的運輸協議：TCP與UDP
運輸層主要提供兩種截然不同的協議，以滿足不同應用的需求。
- 用戶數據報協議（UDP）
- 特點：無連接、不可靠交付、面向報文、無擁塞控制、首部開銷小（僅8字節）。
- 適用場景：適用于實時性要求高、允許少量丟包的應用，如IP電話、視頻會議、DNS查詢等。
- 傳輸控制協議（TCP）
- 特點：面向連接、提供可靠交付、提供全雙工通信、面向字節流、具有流量控制和擁塞控制機制。
- 核心機制：
- 三次握手建立連接。
- 通過確認、超時重傳、序號機制確保數據可靠有序。
- 滑動窗口機制進行流量控制。
- 復雜的擁塞控制算法（如慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復）。
- 適用場景：要求數據準確無誤送達的應用，如網頁瀏覽（HTTP）、文件傳輸（FTP）、電子郵件（SMTP）等。
三、重要概念辨析
- 復用與分用：發送方運輸層將來自多個應用進程的數據封裝后交給網絡層（復用）；接收方運輸層將收到的數據正確交付給指定應用進程（分用）。
- 可靠傳輸與不可靠傳輸：TCP通過各種機制保證數據“不錯、不丟、不亂”，而UDP則不提供此類保證。
- 流量控制與擁塞控制：流量控制是點對點的，解決接收方來不及接收的問題；擁塞控制是全局性的，解決網絡整體過載的問題。兩者在TCP中通過滑動窗口協同工作。
四、學習心得與展望
今天是集中學習運輸層的第一天，重點在于建立對運輸層角色和TCP/UDP核心特性的宏觀理解。TCP的可靠傳輸和擁塞控制機制是其精髓，也是后續學習的難點和重點。在接下來的學習中，我們將深入TCP的連接管理、可靠傳輸實現細節以及擁塞控制的具體算法。
運輸層作為承上啟下的一層，其設計和協議的選擇直接決定了應用服務的質量和體驗。理解TCP與UDP的差異，能幫助我們在未來進行網絡應用開發時做出更合適的技術選型。
