在软件设计师的备考过程中，计算机网络是一个重要的部分，尤其是传输层的知识。本文将围绕 TCP 和 UDP 协议的特点、报文格式，TCP 的三次握手和四次挥手过程，以及流量控制和拥塞控制机制展开详细讲解。
一、TCP 和 UDP 协议的特点
（一）TCP 协议
TCP 是面向连接的、可靠的传输协议。
- 可靠性：通过序列号、确认应答、重传机制等确保数据的可靠传输。
- 面向连接：通信前需要建立连接，通信结束后释放连接。
（二）UDP 协议
UDP 是无连接的、不可靠的传输协议。
- 不可靠：不保证数据的有序性和完整性，也不进行重传。
- 低开销：没有复杂的连接建立和释放过程，传输效率高。
二、报文格式
（一）TCP 报文格式
包括源端口、目的端口、序列号、确认号、数据偏移、保留位、控制位（URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN）、窗口大小、校验和、紧急指针等字段。
（二）UDP 报文格式
相对简单，包含源端口、目的端口、长度和校验和。
三、TCP 三次握手过程
（一）第一次握手
客户端发送一个 SYN 包（syn=x）给服务器，并进入 SYN_SENT 状态，等待服务器确认。
（二）第二次握手
服务器收到 SYN 包，确认客户的 SYN（ack=x+1），同时发送自己的 SYN 包（syn=y），即 SYN+ACK 包，此时服务器进入 SYN_RCVD 状态。
（三）第三次握手
客户端收到服务器的 SYN+ACK 包，向服务器发送确认包 ACK（ack=y+1），此包发送完毕，客户端和服务器都进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手。
四、TCP 四次挥手过程
（一）第一次挥手
客户端发送一个 FIN，用来关闭客户端到服务器的数据传送，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
（二）第二次挥手
服务器收到 FIN 后，发送一个 ACK 给客户端，确认序号为收到序号+1，服务器进入 CLOSE_WAIT 状态。
（三）第三次挥手
服务器发送一个 FIN，用来关闭服务器到客户端的数据传送，服务器进入 LAST_ACK 状态。
（四）第四次挥手
客户端收到 FIN 后，发送一个 ACK 给服务器，确认后客户端进入 TIME_WAIT 状态，等待足够的时间确保服务器收到 ACK 后，连接关闭。
五、流量控制和拥塞控制机制
（一）流量控制
通过滑动窗口机制实现，接收方通过通告窗口大小来控制发送方的发送速率，防止接收方缓冲区溢出。
（二）拥塞控制
包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等算法。
- 慢启动：初始时发送方发送少量报文，根据接收方的确认逐步增大发送窗口。
- 拥塞避免：当达到一定阈值后，进入拥塞避免阶段，线性增长发送窗口，避免网络拥塞。
- 快速重传：接收方收到连续三个冗余 ACK 时，立即发送确认，要求发送方重传这个报文段。
- 快速恢复：发送方收到连续三个冗余 ACK 时，进入快速恢复阶段，通过一定算法调整发送窗口，直到再次收到连续三个冗余 ACK。
在备考过程中，对于这些知识点，要多做练习题，通过实际案例加深理解。同时，可以绘制流程图来帮助记忆 TCP 的握手和挥手过程，以及流量控制和拥塞控制的流程。只有扎实掌握这些内容，才能在考试中应对自如。
总之，计算机网络传输层的知识是软件设计师考试的重点，希望以上的讲解能帮助大家更好地备考。
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