计算机网络中：传输层和网络层之间是如何配合的

可以把网络层和传输层想成一个“快递系统”：

• 网络层（IP 层） = 邮政系统：只负责把“包裹”（IP 数据报）从 A 地搬到 B 地，不保证顺序、不保证不丢、不保证不重复。
• 传输层（TCP/UDP 层） = 快递公司：在邮政系统之上提供“增值服务”——对 TCP 来说，就是可靠、按序、不重复、流量受控的端到端运输；对 UDP 来说，就是“无连接、尽力而为”的快送。

下面用一次典型的 TCP 通信 说明两者如何“接力配合”。

1. 建立连接（三次握手）

1. 应用层调用 connect()
   ⬇
2. TCP（传输层） 生成 SYN 段
   ⬇
3. TCP 把 SYN 交给 IP（网络层），IP 加上源/目的 IP 地址，生成 IP 数据报，查路由表，发出去。
   ⬇
4. 对端 IP 收到后上交 TCP；TCP 回 SYN-ACK，再交给 IP 发回。
   ⬇
5. 发起端 IP 收到 SYN-ACK → TCP → 回 ACK → 交给 IP → 连接建立完成。

网络层只负责把“SYN、SYN-ACK、ACK”这些 IP 数据报送到正确主机；
传输层负责根据这些“控制段”完成逻辑上的三次握手。

2. 数据传输

• 发送端

  1. TCP 把应用数据切片成合适大小的 TCP 段，编好序号、计算校验和、设置窗口。
  2. 每个 TCP 段被封装成 IP 数据报（加 IP 头），IP 根据路由逐跳转发。
  3. 网络层可能出现 乱序、丢包、重复，TCP 不理会，IP 也不保证。

• 接收端

  1. IP 层收到数据报后，根据协议字段 6（TCP）上交 TCP。
  2. TCP 根据序号 重排、去重、确认、滑动窗口流量控制。
  3. 若发现丢包，TCP 启动 重传，重传时仍用 IP 再发一次。
  4. 数据完整且有序后，TCP 按序交付给应用层。

网络层只管“送到”；
传输层负责“整理好再交给应用”。

3. 连接拆除（四次挥手）

• 传输层发送 FIN/ACK 控制段；
• 这些控制段仍由 网络层封装成 IP 数据报发走；
• 双方 FIN + ACK 都到达后，TCP 连接正式关闭。

4. 与 UDP 的配合（简要）

• UDP 没有连接、确认、重传，只是把应用数据封装成 UDP 数据报 → 交给 IP → IP 尽力送到对端。
• 网络层仍负责路由、转发；UDP 只提供端口复用和轻量校验，不保证可靠性。

一张图总结

应用层数据
    │
┌───┴──────────┐
│  传输层(TCP)  │  分段、编号、确认、重传、流量控制
└───┬──────────┘
    │  TCP段
┌───┴──────────┐
│  网络层(IP)   │  路由、寻址、转发（不保证可靠性）
└───┬──────────┘
    │  IP数据报
┌───┴──────────┐
│   链路层      │  真正在物理媒介上发帧
└──────────────┘

一句话总结

网络层提供“主机到主机”的可达性；传输层在网络层之上提供“进程到进程”的端到端语义（可靠或不可靠）。二者一前一后，共同完成完整的网络通信。

逻辑上的三次握手?啥意思

“逻辑上的三次握手”强调的是：
三次握手是一套“状态机规则”，由传输层（TCP）负责完成；网络层（IP）只负责把三次握手过程中产生的 3 个报文（SYN、SYN-ACK、ACK）当作普通数据报从 A 主机搬到 B 主机，完全不感知“握手”这件事。

换句话说：

1. 物理、网络层看到的：
   只是 3 个普通的 IP 数据报，按路由转发即可，不知道它们有什么顺序、含义。

2. 传输层（TCP）看到的：
   它根据这 3 个报文里的控制位（SYN、ACK）以及序号、确认号，维护一张状态表：

   • 收到 SYN → 回 SYN-ACK → 收到 ACK → 状态变为 ESTABLISHED。
     这套规则就是“逻辑上的三次握手”——只在 TCP 的逻辑状态机里存在，IP 层根本不 care。

举个生活类比

• IP 层像邮差：只负责把 3 封信（SYN、SYN-ACK、ACK）送到正确地址。
• TCP 层像收信人：必须按顺序读完这三封信，并在心里完成“合同签订”——这就是逻辑上的三次握手。

普通客户端中的应用程序，计算机是如何知道，某一包数据是要给自己的

一句话：
客户端进程并不会「监听端口」，但它仍然
① 临时占用了操作系统分配的端口
② 在 TCP/UDP 首部里写明了「四元组」
③ 操作系统根据四元组把返回包直接交给该进程

1. 四元组——“身份证”

每个网络连接在客户端发起时就确定了一个唯一标识：

(源IP, 源Port, 目的IP, 目的Port)

• 浏览器访问 www.example.com:80 时，Windows 会给这个进程随机分配一个临时端口，例如 52341。
• 于是四元组变成：

  (本机IP, 52341, 93.184.216.34, 80)
  

2. 操作系统如何“认识”返回包

• 服务器回包的 IP 首部里：
  源 IP = 93.184.216.34，目的 IP = 本机
• TCP/UDP 首部里：
  源端口 = 80，目的端口 = 52341
• 操作系统维护一张“套接字表”：

  四元组 → 进程句柄
  

  收到报文后，按表查找，直接把数据拷到对应进程的内核缓冲区。

3. 客户端不需要 listen，但仍“登记”

• 发起 connect() 时，内核把这条四元组登记进表。
• 关闭连接（或进程退出）后，表项被删除，端口回收。
• 因此返回包总能精确找到进程，不会出现“谁都能收”的情况。

4. 类比生活

• 浏览器 ≈ 张三
• 操作系统 ≈ 小区门卫
• 张三给快递站寄包裹，包裹上写

  发件人：张三，A栋523室  
  收件人：快递站
  

• 快递站回寄时，包裹上写

  发件人：快递站  
  收件人：张三，A栋523室
  

• 门卫一看门牌号，直接送到张三家门口，不会送错。

一句话总结

客户端进程不监听端口，但操作系统为它临时“注册”了四元组；所有返回包按四元组精准投递，因此绝不会搞错收件人。