运输层解决什么问题

网络层把 IP 数据报从一台主机送到另一台主机，运输层则把数据交给正确的应用进程。换句话说：

层次 通信范围 标识对象
网络层 主机到主机 IP 地址
运输层 进程到进程 端口号

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进程到进程通信是逻辑通信。两端运输层看起来像是在水平通信，但数据实际仍要向下交给网络层、数据链路层和物理层，再在接收端逐层向上交付。

在 TCP/IP 体系中，运输层最重要的两个协议是 UDP 和 TCP：

协议 运输层数据单元 基本服务
UDP UDP 用户数据报 无连接、不可靠、首部小
TCP TCP 报文段 面向连接、可靠、面向字节流

端口号

一台主机上可能同时运行很多网络应用。运输层用端口号区分这些应用进程。

端口号长度为 16 bit，取值范围是 0-65535。

类型 范围 用途
熟知端口号 0-1023 分配给重要服务器程序
登记端口号 1024-49151 给一般服务器程序登记使用
短暂端口号 49152-65535 客户端运行时临时选择

常见熟知端口号：

应用层协议 运输层协议 端口号
FTP TCP 21/20
DNS UDP 53
DHCP UDP 67/68
HTTP TCP 80
HTTPS TCP 443
SMTP TCP 25
BGP TCP 179
RIP UDP 520
端口号的本地意义

端口号只在本机运输层协议栈内用来标识应用进程。不同主机上的同一端口号没有必然关系；TCP 的 53 端口和 UDP 的 53 端口也属于不同的端口空间。

# 复用与分用

发送方的多个应用进程把数据交给运输层，运输层根据应用选择 UDP 或 TCP 封装，这叫复用。接收方收到 UDP 用户数据报或 TCP 报文段后，根据协议类型和目的端口号把数据交给对应应用进程，这叫分用。

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UDP 与 TCP 的服务模型

UDP 和 TCP 都运行在 IP 之上。IP 本身不保证可靠交付，UDP 基本保留这种简单模型，只增加端口分用和检验和；TCP 则在运输层补上连接管理、确认、重传、流量控制和拥塞控制等机制。

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维度 UDP TCP
连接 无连接，发送前不握手 面向连接，通信前建立连接
可靠性 不确认、不重传、不保证有序 确认、重传、有序交付
数据形态 保留应用报文边界 面向字节流
通信方式 可单播、多播、广播 点对点单播连接
首部开销 固定 8 B 最小 20 B，最大 60 B
典型场景 DNS、DHCP、RIP、实时音视频、简单请求响应 HTTP、HTTPS、SMTP、FTP、BGP

实时语音、视频会议这类应用通常更怕等待重传造成时延抖动；文件传输、网页访问、邮件传送更需要可靠、有序的字节流。