计算机网络第 5 章：传输层

408 计算机网络「传输层」复习：核心知识点、真题题型、通用解法与易错点。

本章依据本站 408 真题 → 计算机网络 → 第 5 章传输层 整理，并对照 408模拟选择题 → 计算机网络 → 第 5 章传输层 补充题型。本站这一章目前真题部分分成 UDP 和 TCP，其中 UDP 真题 3 道，而 TCP 题目从基础选择题一直延伸到 2012、2016、2023 等综合大题；命题重心非常明显地落在 TCP。(Any Docs)

内容不按年份罗列，而是将真题归纳为“掌握一道 → 迁移一类”的题型体系。

一、先建立整章框架

第 5 章实际上可以压缩成 8 个核心问题：

传输层到底负责什么？
- 进程到进程的通信
- 端口号
- 复用与分用
UDP 怎么工作？
- 无连接
- 首部只有 8B
- UDP 长度
- UDP 校验和
- 伪首部
TCP 首部怎么看？
- seq
- ack
- SYN / ACK / FIN / RST
- window
- MSS
TCP 序号与确认号怎么算？
- 第一个字节序号
- 累计确认
- SYN、FIN 占序号
TCP 怎么保证可靠？
- ACK
- 超时重传
- 累计确认
- 快速重传
TCP 流量控制怎么算？
- 接收窗口 rwnd
- 发送窗口
- 已发送但未确认数据
- 零窗口
TCP 拥塞控制怎么算？
- cwnd
- ssthresh
- 慢开始
- 拥塞避免
- 超时
- 3 个重复 ACK
TCP 怎么建立和释放？
- 三次握手
- 四次挥手
- FIN_WAIT
- TIME_WAIT
- $2 M S L$

真正的大题就是把第 4～8 点混起来考。

二、传输层基础：端口、复用和分用

这部分单独成为大题的概率不高，但特别喜欢藏在选择题里。

1. 网络层和传输层究竟有什么区别？

网络层解决：

主机 A → 主机 B

传输层解决：

主机 A 中的某进程 → 主机 B 中的某进程

所以仅知道 IP 地址还不够。

例如相应的电脑同时运行：

浏览器
QQ
微信
Steam

IP 数据报已经送到相应的电脑以后，操作系统还必须判断：

这份数据应该交给哪个进程？

靠的就是端口号。

2. TCP/UDP 端口号

端口字段 16 位，因此：

0 \leq port \leq 65535

共：

2^{16} = 65536

个可能的端口号。

但是一个 TCP 连接绝不是只由端口号确定。

TCP 连接由四元组唯一标识：

(源 IP, 源端口, 目的 IP, 目的端口)

因此服务器完全可以：

在 TCP 80 端口同时维护几千、几万个 TCP 连接。

因为客户端 IP 或客户端端口不同，四元组就不同。

本站模拟题的“王道·卷七-Q39”专门考了这一点：题目问“一台主机最多只能存在 65536 个 TCP 连接吗？”答案是否定的；同一个服务器端口可以参与很多不同 TCP 连接。(Any Docs)

易错点

不要混淆：

端口号数量 \neq = TCP 连接数量

三、题型一：UDP 基本性质

这是传输层最简单的一类。

网站真题代表题：

2014 年 408：判断 UDP 是否具有“无连接、复用/分用、通过差错校验保证可靠传输”这些性质。

正确的是：

无连接：√
复用/分用：√
可靠传输：×

所以选 I、II。(docs.any1.tech)

UDP 的完整特点

UDP 是：

无连接
尽最大努力交付
面向报文
不可靠
没有流量控制
没有拥塞控制
首部小
时延小

一定要注意：

有差错检测 ≠ 可靠传输。

UDP 有校验和，只能判断：

“数据可能坏了。”

但是 UDP 自己不会：

确认
重传
排序
去重

所以不能因此说 UDP 是可靠的。

四、题型二：UDP 复用与分用

真题：2018 年 408

题目：

UDP 在接收端执行分用时，依据首部中的哪个字段？

答案：

目的端口号。

(docs.any1.tech)

原因很简单。

例如收到：

源端口 = 55000
目的端口 = 53

操作系统关心的是：

“应该交给本机哪个应用？”

所以看：

目的端口

而不是源端口。

五、题型三：UDP 首部解析

UDP 首部是这一章非常适合出小计算题的地方。

UDP 首部只有 8B

共 4 个字段：

字段	长度
源端口	2B
目的端口	2B
UDP 长度	2B
校验和	2B

因此：

L_{UDP 首部} = 8 B

注意 UDP 的“长度”字段表示：

UDP 首部 + UDP 数据

不是数据长度。

模拟题：王道·卷五 Q38

题目给 UDP 首部：

CB84 000D 001C 001C

问源端口、目的端口、数据长度以及方向。

按字段拆：

CB84 | 000D | 001C | 001C
源端口  目的端口 长度   校验和

其中：

0 x 001 C = 28

这 28B 包括 UDP 首部。

所以数据长度：

28 - 8 = 20 B

而：

0 x 000 D = 13

目的端口是熟知端口，源端口则是高位临时端口，因此很像：

客户端 → 服务器。

这类题网站给出的正确组合是“目的端口为 13、客户端向服务器发送”。(Any Docs)

通用解法

看到 UDP 十六进制首部，直接：

2B      2B       2B       2B
源端口 | 目的端口 | 长度 | 校验和

不要自己凭感觉找字段。

六、题型四：UDP 校验和——重点小计算

这是近年非常值得注意的题型，因为 2024 年 408 真题直接算过一次。

真题：2024 年 408

题目给出 UDP 校验和计算中的两个 16 位数：

1011100110110110
0110010111000101

求最终校验和。(docs.any1.tech)

UDP 使用的是：

16 位反码加法。

第一步正常加：

1011100110110110 + 0110010111000101

得到：

10001111101111011

注意有第 17 位进位。

关键规则：回卷进位

不能把进位直接丢掉。

应该：

0001111101111011 + 1

得到：

0001111101111100

最后按位取反：

1110000010000011

因此选 C。(docs.any1.tech)

七、UDP 校验和万能步骤

以后看到任何 UDP/TCP 校验和：

第一步

16 位一组。

第二步

全部做反码加法。

第三步

有最高位进位：

把进位加回最低位

第四步

最后结果整体取反。

即：

Checksum = \overline{反码和}

八、伪首部：特别容易被骗

模拟题连续考了这个知识点。

伪首部并不是真正的 UDP/TCP 首部。

它只是为了计算校验和临时构造的。

通常包括：

源 IP
目的 IP
协议号
TCP/UDP 长度等

然后：

伪首部 + TCP/UDP 首部 + 数据

一起参与校验和。

但：

伪首部不会真正发送

相应的模拟题“王道·卷六-Q38”和“竟成·模拟一-40”都考到：TCP 和 UDP 都会利用伪首部，而伪首部既不会作为真正数据向下发送，也不会向应用层提交。(Any Docs)

九、正式进入本章核心：TCP

这一章真正拉开分数差距的是 TCP。

建议始终记住 TCP 的一句话：

TCP 是面向字节流的协议。

这句话直接决定了后面的 seq 和 ack。

TCP 不是：

“第 1 个报文段、第 2 个报文段……”

而是：

“字节 100～399、400～899……”

所以 TCP 的序号本质上是：

字节编号

十、题型五：TCP 序号和确认号——本章最高频基础题

这是必须做到“几秒钟出答案”的题型。

核心公式

若某 TCP 段：

seq = $x$
携带 $L$ 字节数据

并且这些数据连续正确收到，那么接收方返回：

a c k = x + L

因为 ACK 表示：

下一次希望收到的字节序号。

十一、真题：2009 年序号题

题目：

甲向乙发送连续两个 TCP 段，数据长度分别为 300B、500B，第一个段 seq=200。乙全部正确收到，问 ACK。

总数据：

300 + 500 = 800 B

第一个字节：

200

因此：

a c k = 200 + 800 = 1000

答案：

1000

(docs.any1.tech)

十二、真题：2011 年——中间报文段丢失

这道题非常重要。

题目：

连续三个 TCP 段的数据长度分别为 300B、400B、500B，第 3 段 seq=900；乙只正确收到第 1、3 段，问乙发送的确认号。

先反推第 1 段序号。

第 3 段之前：

300 + 400 = 700 B

所以：

se q_{1} + 700 = 900

得：

se q_{1} = 200

因此：

第 1 段：200～499
第 2 段：500～899
第 3 段：900～1399

第 2 段丢了。

虽然第 3 段已经收到，但是 TCP 使用累计确认。

接收端仍然说：

“当前仍在等待序号 500 开始的数据。”

所以：

A C K = 500

(docs.any1.tech)

十三、累计确认是一定要真正理解的

假设：

100~199 收到
200~299 丢失
300~399 收到
400~499 收到

那么 ACK 仍然是：

200

绝不是：

400

或者：

500

因为 ACK 的含义是：

小于 ACK 的所有字节均已连续正确接收。

因此：

A C K = n

实际上是在表达：

0 \sim n - 1 连续收到

十四、双向 TCP 时 seq 和 ack 分开算

真题：2013 年 408

乙发给甲：

seq=1913
ack=2046
数据=100B

甲马上回一个 TCP 段，问甲的 seq 和 ack。(docs.any1.tech)

先看乙的数据。

乙发送：

1913 \sim 2012

共 100B。

所以甲期待：

A C K = 2013

同时乙发来的：

a c k = 2046

表示乙已经收到甲到 2045 的数据。

因此甲下一段可以从：

se q = 2046

开始。

答案：

se q = 2046, a c k = 2013

十五、一个特别重要的思想：两个方向两套序号

TCP 是全双工的。

所以：

甲 → 乙

有自己的一套序号。

乙 → 甲

还有另一套。

因此永远分别算：

se q_{甲}

和

se q_{乙}

不要把双方序号串起来。

十六、SYN 和 FIN 的“特殊 +1”

这是全章最容易丢的 1 分。

TCP 中：

S Y N 占 1 个序号

F I N 占 1 个序号

即使它们没有携带应用数据。

而纯 ACK：

通常不消耗序号

十七、题型六：TCP 三次握手

设客户端初始序号：

x

服务器初始序号：

y

第一次

客户端：

SYN=1
seq=x

第二次

服务器：

SYN=1
ACK=1
seq=y
ack=x+1

第三次

客户端：

ACK=1
seq=x+1
ack=y+1

这三个式子直接背下来都不过分。

十八、真题：2011 年三次握手

题目：

甲发送 (SYN=1, seq=11220)，乙接受连接。乙返回的报文可能是什么？

由于 SYN 占 1 个序号：

a c k = 11220 + 1 = 11221

乙应该设置：

SYN=1
ACK=1

所以正确选项对应：

S Y N = 1, A C K = 1, a c k = 11221

(docs.any1.tech)

十九、真题：2019 年第三次握手

甲、乙初始序号分别：

2018, 2046

问第三次握手确认号。

第三次握手确认服务器 SYN，因此：

a c k = 2046 + 1

所以：

2047

(docs.any1.tech)

二十、题型七：根据 SYN 与 FIN 计算发送了多少数据

真题：2020 年 408

题目：

甲建立连接时 SYN 的 seq=1000；断开时 FIN 的 seq=5001。没有重传。问甲发送了多少应用层数据？

SYN 使用 1000。

因此第一个数据字节：

1001

FIN 使用：

5001

说明最后一个数据字节是：

5000

因此：

5000 - 1001 + 1 = 4000

或者更简单：

5001 - (1000 + 1) = 4000

所以：

4000 B

(docs.any1.tech)

二十一、这一类的万能公式

初始 SYN 序号是：

S

后来的 FIN 序号是：

F

若期间没有额外消耗序号的情况：

应用数据量 = F - S - 1

二十二、题型八：TCP 流量控制——接收窗口

TCP 流量控制的核心目的：

不要把接收方撑爆。

接收方不断告诉发送方：

r w n d

即：

接收缓存还剩多少可用空间。

而发送方还受到网络拥塞控制的：

c w n d

限制。

所以实际发送窗口：

W_{s} = min (c w n d, r w n d)

这是全章最重要的公式之一。

二十三、真题：2010 年——发送窗口还剩多少

条件：

MSS=1000B
cwnd=4000B
已连续发送两个最大段
第一个段得到确认
接收方最新通告：

r w n d = 2000 B

现在两个段中还有：

1000 B

没有确认。

发送窗口最多允许未确认数据：

min (4000, 2000) = 2000 B

其中已有：

1000 B

在途。

所以还能发送：

2000 - 1000 = 1000 B

即：

1000 B

(docs.any1.tech)

二十四、这类题真正的万能公式

如果：

拥塞窗口 $c w n d$
接收窗口 $r w n d$
当前已经发送但未确认的数据 $U$

则：

W = min (c w n d, r w n d)

还能继续发：

W_{剩余} = min (c w n d, r w n d) - U

大量 TCP 窗口题本质都是这个。

二十五、真题：2021 年——发送序号范围

题目中乙发回：

a c k = 501

r c v w n d = 500 B

所以接收窗口：

501 \sim 1000

而甲此前已经发出了：

501 \sim 700

因此剩余可发送：

701 \sim 1000

(docs.any1.tech)

序号范围通用公式

若：

A C K = A

r w n d = W

则接收窗口范围：

A \sim A + W - 1

二十六、题型九：接收缓存不断被填满

真题：2015 年 408

条件：

MSS=1KB
接收缓存 16KB
接收方收到数据后不取走
初始按慢开始发送
问 4 RTT 后发送窗口

每轮发送：

第1轮：1 KB
第2轮：2 KB
第3轮：4 KB
第4轮：8 KB

累计收到：

1 + 2 + 4 + 8 = 15 K B

缓存只剩：

16 - 15 = 1 K B

此时虽然：

c w n d = 16 K B

但是：

r w n d = 1 K B

因此：

W_{s} = min (16, 1) = 1 K B

答案：

1 K B

(docs.any1.tech)

这道题特别重要，因为它揭示：

拥塞窗口很大，并不代表真的能发那么多。

二十七、零窗口与持续计时器

如果：

r w n d = 0

发送方会暂停正常数据发送。

但如果后来接收方恢复空间、发送“窗口更新”，结果这个更新报文丢了怎么办？

双方可能永久等待。

因此 TCP 有：

持续计时器 / persist timer

发送方周期性发送窗口探测。

本站模拟题“王道·卷一-Q39”把 TCP 的几个经典计时器放在一起考：

重传计时器
持续计时器
保活计时器
时间等待计时器

四个都有。(Any Docs)

这是很适合未来再考的一块。

二十八、题型十：TCP 拥塞控制——本章计算题最核心

先只记两个变量：

c w n d = 拥塞窗口

ss t h r es h = 慢开始门限

二十九、慢开始

虽然叫“慢开始”，其实增长非常快。

若初始：

c w n d = 1 M S S

那么每经过一个 RTT：

1 \to 2 \to 4 \to 8 \to 16 \to \dots

即：

每 RTT 近似翻倍

更底层的说法是：

每收到一个新的 ACK，cwnd 增加约 1 MSS。

所以一个窗口里的 ACK 全回来以后，总效果近似翻倍。

三十、拥塞避免

达到：

ss t h r es h

以后进入拥塞避免。

此时不再翻倍。

每 RTT 大约：

+ 1 M S S

因此增长：

8 → 9 → 10 → 11 → 12

而不是：

8 → 16 → 32

三十一、发生超时

408 经典模型下：

ss t h r es h = \frac{c w n d _{发生拥塞前}}{2}

然后：

c w n d = 1 M S S

重新慢开始。

这个是历年最常见的考法。

三十二、真题：2009 年拥塞控制

条件：

MSS=1KB
cwnd=16KB 时发生超时
后面连续成功
问第 4 个 RTT 后 cwnd

发生超时：

ss t h r es h = \frac{16}{2} = 8 K B

c w n d = 1 K B

之后：

RTT 0：1
RTT 1：2
RTT 2：4
RTT 3：8

到门限。

下一 RTT 进入拥塞避免：

8 \to 9

所以第 4 RTT 后：

9 K B

(docs.any1.tech)

三十三、这种题最推荐画表

永远画：

RTT	cwnd
0	1
1	2
2	4
3	8
4	9
5	10

比仅靠脑内推演更稳妥。

三十四、真题：2022 年——超时后恢复到原窗口

条件：

c w n d = 16 K B

时超时，

M S S = 1 K B

问重新增长至：

16 K B

最少几个 RTT？

超时：

ss t h r es h = 8 K B

c w n d = 1 K B

慢开始：

1 \to 2 \to 4 \to 8

需要：

3 R T T

然后拥塞避免：

8 \to 9 \to 10 \to \dots \to 16

需要：

8 R T T

总共：

3 + 8 = 11 R T T

所以：

11 R T T

(docs.any1.tech)

三十五、真题：2020 年——问“最长时间”

这道题非常有代表性。

题目：

cwnd 从 8KB 增长到 32KB，RTT=2ms，在不出现拥塞情况下最长需要多久？

为什么强调“最长”？

如果慢开始：

8 \to 16 \to 32

太快。

要最长，就考虑全部处于：

拥塞避免。

需要增加：

32 - 8 = 24 K B

MSS=1KB，因此：

24 R T T

于是：

24 \times 2 = 48 m s

答案：

48 m s

(docs.any1.tech)

命题陷阱

看到：

最短

和：

最长

一定要立刻思考：

慢开始？
拥塞避免？

这正是命题人的考查点。

三十六、题型十一：cwnd 与 rwnd 联合限制

真题：2014 年

条件：

MSS=1KB
超时时 cwnd=8KB
接收窗口始终为 10KB
之后不再超时
问 10 RTT 后发送窗口

超时后：

ss t h r es h = 4 K B

c w n d = 1 K B

之后约为：

最终：

c w n d = 12 K B

但：

r w n d = 10 K B

所以实际发送窗口：

min (12, 10) = 10 K B

答案：

10 K B

(docs.any1.tech)

这就是为什么解答拥塞控制题时不能看到 cwnd 就停笔。

最后必须问自己：

有没有给 rwnd？

三十七、题型十二：窗口增长时间

真题：2017 年

条件：

MSS=1KB
RTT=5ms
初始 cwnd=1KB
接收缓存足够
问发送窗口达到 32KB 至少多久？

慢开始：

1 \to 2 \to 4 \to 8 \to 16 \to 32

需要：

5 R T T

所以：

5 \times 5 = 25 m s

答案：

25 m s

(docs.any1.tech)

三十八、题型十三：TCP 快速重传

这是另一个高频概念。

正常情况下，丢包后可以等：

重传计时器超时。

但太慢。

TCP 可以通过重复 ACK提前判断丢失。

经典规则：

连续收到 3 个重复 ACK \Rightarrow 快速重传

三十九、真题：2019 年快重传

题目大意：

客户端第一次收到 ack=100 后发送 seq=100 的报文，但该段丢失；之后 seq=200、300、400 等段继续到达服务器。问支持快速重传时什么时候重传 seq=100。

因为服务器始终缺：

se q = 100

所以后面的失序段到达时不断返回：

A C K = 100

第一次原始 ACK 不属于重复 ACK。

随后三个：

重复 ACK 1
重复 ACK 2
重复 ACK 3

第三个重复 ACK 到达时立即快速重传。

题图对应：

t_{3}

(docs.any1.tech)

四十、为什么失序报文会产生重复 ACK？

例如：

100~199 丢失
200~299 到达

接收方仍说：

A C K = 100

然后：

300~399 到达

仍：

A C K = 100

再来一个：

A C K = 100

发送方看到：

怎么连续这么多人都说还缺 100？

于是推断：

100 那个段大概率丢了。

这就是快速重传。

模拟题“竟成·模拟一-39”也专门考了：失序报文段会促使接收方产生重复确认，从而触发快重传。(Any Docs)

四十一、确认 ACK 自己丢了怎么办？

这是可靠传输的一个典型理解题。

模拟题“王道·卷五-Q39”问：

某 ACK 丢失后，对应的数据一定重传吗？

答案：

不一定。

因为 TCP 使用累计确认。

假设：

ACK=1000 丢失

之后来了：

ACK=2000

那么：

A C K = 2000

实际上已经顺带确认了前面的数据。

因此通常不需重传。

但如果丢的是：

最后一个数据段对应的 ACK

后面没有更大的 ACK 覆盖它，就可能最终因超时导致重传。(Any Docs)

四十二、题型十四：TCP 四次挥手

这是另一个必须彻底掌握的部分。

假设 A 主动关闭。

第一次挥手

A：

FIN=1
seq=x

A：

E S T A B L I S H E D \to F I N_W A I T_1

第二次挥手

B：

ACK=1
ack=x+1

B：

E S T A B L I S H E D \to C L O S E_W A I T

A 收到后：

F I N_W A I T_1 \to F I N_W A I T_2

第三次挥手

B 数据发送完：

FIN=1
seq=y

B：

L A S T_A C K

第四次挥手

A：

ACK=1
ack=y+1

然后：

A \to T I M E_W A I T

B 收到：

B \to C L O S E D

A 等：

2 M S L

以后才：

C L O S E D

四十三、真题：2021 年状态转换

题目：

客户端首先发送 FIN；后来收到服务器 FIN，再发送 ACK。此时客户端进入什么状态？

答案：

T I M E_W A I T

(docs.any1.tech)

看到：

主动关闭方 + 收到对方 FIN + 发最后 ACK

条件反射：

T I M E_W A I T

四十四、为什么一定要 TIME_WAIT？

至少记两点。

原因 1：确保最后 ACK 能重传

如果最后 ACK 丢了：

服务器：

“怎么没收到 ACK？”

服务器会重发 FIN。

主动关闭方如果还在 TIME_WAIT，就可以重新回 ACK。

原因 2：让旧报文消失

等待：

2 M S L

使旧 TCP 报文段基本退出网络，防止污染下一条具有相同四元组的连接。

模拟题“王道·卷六-Q39”就直接考了：

防止旧 TCP 报文段干扰后续连接的是哪个状态？

答案：

T I M E_W A I T

(Any Docs)

四十五、题型十五：连接释放时间计算

这几年特别值得重视。

真题：2022 年 408

条件：

R T T = 50 m s

M S L = 800 m s

客户端 C 主动断开。

问 C 和 S 最早何时进入 CLOSED。(docs.any1.tech)

单向传播：

\frac{R T T}{2} = 25 m s

客户端发 FIN。

服务器 25ms 后收到。

最短情况下服务器立即：

ACK + FIN

再 25ms 到客户端。

所以客户端在：

50 m s

进入 TIME_WAIT。

然后等：

2 M S L = 1600 m s

于是：

50 + 1600 = 1650 m s

所以客户端：

1650 m s

客户端最后 ACK 再传播：

25 m s

所以服务器：

50 + 25 = 75 m s

进入 CLOSED：

75 m s

答案：

1650 m s, 75 m s

四十六、释放连接时间题万能图

最推荐自行绘制：

C                         S

FIN  -------------------->
       RTT/2

     <---------------- ACK+FIN
       RTT/2

ACK  -------------------->
       RTT/2

于是主动关闭方进入 TIME_WAIT 的时刻：

R T T

服务器 CLOSED：

\frac{3}{2} R T T

主动关闭方 CLOSED：

R T T + 2 M S L

这是在：

对方收到 FIN 后立即 FIN

的最短条件下。

四十七、题型十六：TCP 首部与有效载荷效率

真题：2021 年

题目：

12B 应用层数据分别用 UDP 和 TCP 发送，求最大有效载荷传输效率。

UDP 首部：

8 B

所以：

η_{U D P} = \frac{12}{12 + 8} = 60%

TCP 最小首部：

20 B

所以：

η_{T C P} = \frac{12}{12 + 20} = 37.5%

答案：

60%, 37.5%

(docs.any1.tech)

通用公式：

η = \frac{应用数据}{应用数据 + 协议首部}

四十八、题型十七：TCP/IP 十六进制首部综合解析

这是第 5 章非常容易把人拉开差距的一类。

2012 年 408 综合题

网站给出了 5 个 IP 分组前 40B 的十六进制值，要求判断：

哪些是 H 发出的；
哪几个构成 TCP 三次握手；
哪些以太网帧需要填充；
S 收到了多少 TCP 应用数据；
经过多少路由器。

这是一个典型的：

数据链路层 + 网络层 + 传输层综合题。

(Any Docs)

四十九、这种十六进制综合题怎么做？

第一步：先看 IPv4 首部

第一个字节：

其中：

4 → IPv4
5 → IHL=5

所以 IPv4 首部：

5 \times 4 = 20 B

那么：

第 21 字节开始就是 TCP 首部。

第二步：找源 IP 和目的 IP

IPv4 首部：

第 13～16B：源 IP
第 17～20B：目的 IP

题中：

c0 a8 00 08

转十进制：

192.168.0.8

是 H。

因此根据源地址可以判断：

哪些包是 H 发的。

原题得到：

1, 3, 4

由 H 发送。(Any Docs)

五十、利用 TCP 标志判断三次握手

原题：

包 1：SYN
包 2：SYN+ACK
包 3：ACK

于是：

1, 2, 3

构成三次握手。(Any Docs)

五十一、利用 IP 长度判断以太网是否填充

以太网最小帧：

64 B

其中首尾固定开销：

14 + 4 = 18 B

因此数据部分最少：

64 - 18 = 46 B

如果 IP 数据报：

< 46 B

以太网就需要 PAD。

原题分组 3、5 的 IP 总长度：

0 x 0028 = 40 B

所以：

40 < 46

需要填充。

答案：

3, 5

(Any Docs)

这就是第 3 章和第 5 章真正结合的地方。

五十二、根据 ACK 反推 TCP 收了多少数据

原题某段：

se q = 0 x 846 b 41 c 6

服务器返回：

a c k = 0 x 846 b 41 d 6

差：

0 x 846 b 41 d 6 - 0 x 846 b 41 c 6 = 0 x 10 = 16

所以收到：

16 B

(Any Docs)

也可以利用：

I P 总长度 - I P 首部 - T C P 首部

即：

56 - 20 - 20 = 16 B

一题两解。

这正是 408 喜欢的地方。

五十三、利用 TTL 算路由器个数

发送时：

T T L = 0 x 40 = 64

到达时：

T T L = 0 x 31 = 49

每经过一个路由器：

T T L \leftarrow T T L - 1

所以：

64 - 49 = 15

经过：

15

个路由器。(Any Docs)

五十四、本章最高价值题型：整章 TCP 综合大题

真正需要重点练的是：

2016
2023
2024

这几道题。

因为它们不再说明：

“这是拥塞控制题。”

而是把：

三次握手
seq
ack
cwnd
rwnd
RTT
缓存
吞吐量
四次挥手
TIME_WAIT

全部揉在一起。

五十五、2016 年 408 综合题

题目核心条件：

H3 向服务器 S 持续发送 TCP 数据
S 接收缓存 20KB
MSS=1KB
RTT=200ms
H3 初始序号=100
ssthresh=32KB
服务器收到数据以后不取走
每收到一个段立即确认

问题包括：

第二次握手 SYN/ACK 和确认号；
第 8 个 ACK 后 rwnd、cwnd、发送窗口；
窗口变 0 时下一个序号、平均速率；
断开连接服务器最早何时释放。

这是非常标准的全章综合题。(Any Docs)

五十六、2016 第（1）问

客户端初始：

se q = 100

所以服务器第二次握手：

SYN=1
ACK=1

确认：

100 + 1 = 101

即：

a c k = 101

五十七、2016 第（2）问

收到 8 个 1KB 段。

服务器缓存：

20 K B

已经占：

8 K B

剩余：

r w n d = 20 - 8 = 12 K B

初始：

c w n d = 1 K B

慢开始期间每收到一个新 ACK：

c w n d \leftarrow c w n d + 1 M S S

收到第 8 个确认后：

c w n d = 1 + 8 = 9 K B

于是：

W_{s} = min (9, 12) = 9 K B

答案：

r w n d = 12 K B, c w n d = 9 K B, W_{s} = 9 K B

(Any Docs)

五十八、为什么这里不是 16KB？

这是非常容易错的地方。

“每 RTT 翻倍”只是慢开始的宏观描述。

严格来说是：

每收到一个新的 ACK，cwnd 增加一个 MSS。

题目问的是：

“第 8 个 ACK 到来的瞬间。”

因此应该按 ACK 一个一个增加。

这类瞬时问题和“经过若干 RTT”问题的计算方法一定要区分。

五十九、2016 第（3）问：序号

SYN 用：

100

所以第一个数据字节：

101

服务器总缓存：

20 K B = 20480 B

填满以后，下一个数据字节：

101 + 20480 = 20581

所以：

20581

六十、2016 第（3）问：平均速率

慢开始过程中累计数据大致：

1 RTT：1KB
2 RTT：3KB
3 RTT：7KB
4 RTT：15KB
5 RTT：20KB

第 5 RTT 收到零窗口。

时间：

5 \times 200 m s = 1 s

传输：

20 K B

平均：

\frac{20 K B}{1 s} = 20 K B / s

即：

20480 B / s

(Any Docs)

六十一、2016 第（4）问：服务器释放时间

H3 是主动关闭方。

时间线：

H3 ---- FIN ----> S
       RTT/2

H3 <--- FIN+ACK-- S
       RTT/2

H3 ---- ACK ----> S
       RTT/2

所以服务器从 t 到收到最终 ACK：

\frac{3}{2} R T T

代入：

\frac{3}{2} \times 200 m s = 300 m s

所以：

300 m s

(Any Docs)

六十二、2023 年 408：非常值得反复做

题目：

H 登录 FTP 服务器后上传 18000B 文件。数据连接初始 seq=100，MSS=1000B，初始 ssthresh=4MSS，RTT=10ms；无丢包、无乱序。问 FTP 连接性质、文件首字节序号、挥手确认号、特定 ACK 到来时 cwnd、总时间和平均速率。

(Any Docs)

这道题实际上同时考：

应用层 FTP + TCP。

六十三、FTP 先记住

FTP 使用：

控制连接

持久

整个会话维持。

数据连接

非持久

传一个文件建立一个。

登录时建立：

控制连接

(Any Docs)

这也是第 5 章与第 6 章典型结合点。

六十四、2023：文件第一个字节序号

初始 SYN：

se q = 100

SYN 占一个：

101

就是文件第一个字节。

六十五、发送完文件后 FIN 的序号

文件：

18000 B

因此发送完数据后的下一序号：

101 + 18000 = 18101

FIN 使用：

18101

FIN 又占 1。

于是服务器对 FIN：

a c k = 18102

答案：

18102

(Any Docs)

六十六、2023：根据 ACK 反推 cwnd

收到：

A C K = 2101

表示已经确认：

101 \sim 2100

共：

2000 B

即两个数据段。

初始：

c w n d = 1 M S S

收到第一个 ACK：

1 \to 2

收到第二个：

2 \to 3

因此：

3 M S S

到：

A C K = 7101

表示累计确认 7 个数据段。

初始阈值：

4 M S S

前 3 个新 ACK 后 cwnd 达：

4 M S S

之后进入拥塞避免。

再经过这一窗口的若干确认，总体增加约：

1 M S S

因此：

5 M S S

这是网站给出的真题答案。(Any Docs)

六十七、2023：数据发送轮次

18KB 文件：

18 个 MSS

各轮发送数量：

1, 2, 4, 5, 6

累计：

1 + 2 + 4 + 5 + 6 = 18

需要 5 个数据 RTT。

而建立 TCP 数据连接还需要：

1 R T T

所以：

(1 + 5) R T T = 6 \times 10 m s = 60 m s

答案：

60 m s

(Any Docs)

六十八、平均速率

应用数据：

18000 B

时间：

0.06 s

所以：

v = \frac{18000}{0.06} = 300000 B / s

换成 bit/s：

300000 \times 8 = 2.4 \times 1 0^{6} bi t / s

即：

2.4 M b / s

(Any Docs)

六十九、2024 年真题：连接建立 + 传数据 + TIME_WAIT

这是非常好的“时间轴终极题”。

题目：

H 发送 3000B
MSS=1000B
RTT=10ms
MSL=30s
初始 cwnd 按 1 MSS
H 主动关闭
问从请求建立连接到 H CLOSED 最短多久

(Any Docs)

七十、建立连接

H 发 SYN。

经过：

1 R T T = 10 m s

H 收到 SYN+ACK。

第三次握手 ACK 可以顺便携带第一个数据段。

所以这里不要额外白白加 1 RTT。

这是时间计算题非常重要的技巧。

七十一、发送数据

3000B：

3 M S S

第一轮发：

1 M S S

第二轮发：

2 M S S

所以到：

30 m s

全部确认完。

七十二、释放连接

H 发 FIN。

最短情况下再用：

1 R T T

H 收到服务器 FIN，发送最后 ACK，并进入：

T I M E_W A I T

所以：

40 m s

进入 TIME_WAIT。

然后：

2 M S L = 60 s

最终：

60 s + 0.04 s = 60.04 s

(Any Docs)

七十三、TCP 时间题的万能方法

以后不要试图背“某类题等于几 RTT”。

统一画时间轴。

分成：

阶段 A：建立

一般：

1 R T T

之后客户端即可发送第三次 ACK，并可能同时带数据。

阶段 B：传输数据

计算每轮窗口：

W_{s} = min (c w n d, r w n d)

然后逐 RTT 累计：

N_{1} + N_{2} + \dots

直到传完。

阶段 C：释放

主动关闭方：

F I N

到进入 TIME_WAIT，最短通常约：

1 R T T

然后：

2 M S L

七十四、最重要的综合题解题模板

以后只要看到 TCP 大题，建议在草稿上固定写 5 行。

第 1 行：序号

写：

SYN 、 FIN 都占 1 个序号

第 2 行：窗口

写：

W_{s} = min (c w n d, r w n d)

第 3 行：拥塞控制

画：

cwnd：
1 → 2 → 4 → ...
        ssthresh
        ↓
        +1 MSS/RTT

第 4 行：数据量

每 RTT 写：

本轮发几个 MSS
累计发几个 MSS

第 5 行：时间轴

握手 | 数据 | 挥手 | TIME_WAIT

基本就不会乱。

七十五、几个特别容易错的点

1. ACK 是“下一个希望收到”

不是：

最后一个收到的序号。

而是：

最后一个连续收到序号 + 1

2. TCP 序号按字节

不是报文段编号。

3. SYN 占 1

se q = x

下一数据：

x + 1

4. FIN 也占 1

FIN：

se q = x

对方：

a c k = x + 1

5. 普通 ACK 不额外消耗序号

这个和 SYN/FIN 不一样。

6. 收到失序数据不能跨缺口累计确认

缺：

500

后面即使收到 900：

A C K

仍然可能是：

500

7. cwnd 不是最终发送窗口

必须检查：

r w n d

最终：

min (c w n d, r w n d)

8. “每 RTT 翻倍”和“每 ACK +1 MSS”并不矛盾

慢开始底层：

每个 ACK 增加 1MSS

宏观：

每 RTT 约翻倍

题目问“第几个 ACK”就逐 ACK 算。

题目问“经过几个 RTT”可以按翻倍算。

9. 超时以后不是从 ssthresh 开始

经典 408 模型：

ss t h r es h \leftarrow \frac{c w n d}{2}

但：

c w n d \leftarrow 1 M S S

10. TIME_WAIT 是主动关闭方

不要看到服务器就自动认为服务器 TIME_WAIT。

谁：

最后发送针对对方 FIN 的 ACK

谁通常是主动关闭方并进入 TIME_WAIT。

七十六、从真题看，第 5 章优先级怎么排？

结合站内收录的历年题目，建议复习优先级这样排。

S 级：必须完全掌握

① seq / ack

涉及：

2009
2011
2013
2016
2020
2021
2023

等大量题目。(Any Docs)

② cwnd / ssthresh

涉及：

2009
2014
2015
2017
2020
2022
2023

是本章绝对核心。(Any Docs)

③ TCP 三次握手、四次挥手

涉及：

2011
2019
2020
2021
2022
2023
2024

不仅选择题考，而且经常成为综合题的一部分。(Any Docs)

④ rwnd + cwnd 联合

尤其：

2010
2014
2015
2016
2021

非常适合算窗口。(Any Docs)

七十七、A级

⑤ 快速重传 / 累计确认

典型：

2011
2019
模拟可靠传输题

⑥ TCP 时间与吞吐量

近些年的综合性明显很强：

2016
2022
2023
2024

这是复习后期最值得专门训练的一类。(Any Docs)

七十八、B级

⑦ UDP

知识点少，但是很适合稳定送分。

尤其：

UDP 首部
分用
校验和
伪首部

2024 已经直接考了反码校验和，所以不能因为 UDP 简单就不复习。(docs.any1.tech)

⑧ TCP 首部字段、端口、计时器

通常属于选择题知识点。

例如模拟题已经覆盖：

RST
数据偏移
四元组
持续计时器
TIME_WAIT
ACK 有效条件

(Any Docs)

七十九、值得关注的几个新变式

根据现有真题风格，第 5 章以后如果要增加区分度，很容易这样变。

预测 1：丢一个中间段 + rwnd + 快重传

例如：

MSS=1000B
发送：
seq=1000
seq=2000（丢）
seq=3000
seq=4000
seq=5000

问：

接收端分别返回什么 ACK？
第几个 ACK 后触发快重传？
此时已发送未确认数据多少？
发送窗口还能发多少？

这其实把：

累计确认 + 快重传 + 流量控制

一次考完。

八十、预测 2：零窗口 + 持续计时器

例如：

rwnd 从 2000B 变成 0，后来接收缓存腾出空间，但窗口更新 ACK 丢失，问 TCP 如何避免双方永久阻塞。

答案应抓：

持续计时器 + 零窗口探测

模拟题已经铺垫了这个知识点，因此很适合未来转成情境题。(Any Docs)

八十一、预测 3：抓包综合

给：

IP总长度
TTL
TCP seq
TCP ack
flags
window

然后一次问：

哪个是 SYN；
哪个是 SYN+ACK；
数据长度；
ACK 应是多少；
rwnd 是多少；
经过几个路由器；
以太网是否需要填充。

2012 真题已经证明这种跨层考法完全符合 408 风格。(Any Docs)

八十二、预测 4：时间轴综合题继续加强

给出：

文件大小
MSS
初始 cwnd
ssthresh
rwnd
RTT
MSL
一次丢包

问：

从 SYN 发出到 CLOSED 一共多少时间？

即可要依次做：

握手 \to 慢开始 \to 丢包 \to 重传 \to 剩余数据 \to FIN \to T I M E_W A I T

2023、2024 已经非常接近这个命题方向。(Any Docs)

八十三、最后给出一张“第 5 章考场公式表”

UDP 首部

8 B

UDP 数据长度

L_{data} = L_{UDP} - 8

TCP 最小首部

20 B

ACK

A C K = se q + L_{data}

若 SYN/FIN：

+ 1

SYN

占 1 个序号

FIN

占 1 个序号

接收窗口

A C K \sim A C K + r w n d - 1

实际发送窗口

W_{s} = min (c w n d, r w n d)

还能发送的数据

W_{new} = min (c w n d, r w n d) - 未确认数据

慢开始

c w n d \approx 2 c w n d / RTT

拥塞避免

c w n d \approx c w n d + 1 M S S / RTT

超时

ss t h r es h \leftarrow \frac{c w n d}{2}

c w n d \leftarrow 1 M S S

快速重传

3 个重复 ACK

单向传播时延

T_{p} = \frac{R T T}{2}

TIME_WAIT

2 M S L

以太网最小数据字段

46 B

如果：

L_{IP} < 46 B

则需要填充。

八十四、第 5 章真正应该达到什么程度？

这一章不要满足于“知道 TCP 三次握手”。

真正应该做到的是，看到类似：

初始 seq=100，MSS=1KB，ssthresh=8KB，rwnd=10KB，RTT=20ms，发送 25KB 数据，第 7KB 处发生丢包，最后主动关闭，MSL=30s……

可以自己画出：

连接建立
↓
初始 seq
↓
每轮发送几个 MSS
↓
cwnd 怎么变
↓
rwnd 有没有限制
↓
哪个 ACK 返回
↓
什么时候重传
↓
文件什么时候发送完成
↓
FIN 的 seq
↓
对方 ack
↓
TIME_WAIT
↓
CLOSED

一旦能把这条链完整跑通，第 5 章绝大多数选择题和综合题其实都变成同一套模型。

从站内收录的真题来看，尤其应该反复练 2012 抓包综合、2016 TCP 窗口综合、2023 FTP+TCP 综合、2024 建连—传输—释放时间综合；它们基本覆盖了本章从“会做单点题”到“能做整章综合题”的完整能力层级。(Any Docs)