在计算机网络五层参考模型中，运输层（Transport Layer）位于网络层之上、应用层之下，是整个体系结构的核心与枢纽。如果说网络层解决了主机与主机之间的通信问题，那么运输层则更进一步，实现了运行在不同主机上的应用进程之间的端到端（End-to-End）通信。它是承上启下的关键一层，为上层应用屏蔽了底层网络的复杂细节。
一、运输层的核心职责
运输层的主要任务是为两台主机上的应用程序提供高效、可靠和成本合理的数据传输服务。其核心职责具体体现在以下几个方面：
- 进程间通信：通过端口号（Port）这一重要概念，运输层能够唯一标识主机上的应用进程。网络层IP地址定位了主机，而“IP地址+端口号”则共同构成了一个套接字（Socket），从而精确定位到具体的通信进程。
- 复用与分用：
- 复用：发送方不同的应用进程（如网页浏览、电子邮件）可以共用同一个运输层协议（如TCP），将数据交给网络层发送出去。
- 分用：接收方的运输层在收到报文后，能够根据报文首部中的目的端口号，将数据正确地交付给对应的应用进程。
- 差错检测：运输层会对整个报文段（Segment）进行差错检测，确保数据的完整性。这一点与网络层（通常只检查IP数据报首部）和数据链路层（检查帧）的差错检测范围不同，提供了更高级别的保障。
二、运输层两大核心协议
运输层主要提供了两种风格迥异的通信服务，对应着两大核心协议：
1. 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)
TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。其特点如下：
- 面向连接：通信双方在传输数据前必须建立一条逻辑连接（三次握手），传输结束后释放连接（四次挥手）。
- 可靠交付：通过确认与重传机制、滑动窗口机制、流量控制、拥塞控制等一系列复杂机制，确保数据无差错、不丢失、不重复、按序到达。
- 面向字节流：TCP将应用层交下来的数据视为一连串无结构的字节流，它不保证接收方收到的数据块和发送方发出的数据块具有对应的大小关系，但字节流的总顺序是正确的。
- 点对点：每条TCP连接只能有两个端点，不支持广播或多播。
TCP适用于要求高可靠性的应用，如Web浏览（HTTP）、文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP/POP3）和远程登录（SSH）等。
2. 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)
UDP是一种无连接的、尽最大努力交付的、面向报文的传输层通信协议。其特点如下：
- 无连接：发送数据前不需要建立连接，减少了开销和延迟。
- 不可靠交付：不提供确认、重传、流量控制等机制，只是尽最大努力交付，可能丢失、重复或失序。
- 面向报文：对应用层交下来的报文，UDP添加首部后直接交给网络层，保持报文的边界，即接收方一次收到一个完整的报文。
- 支持一对一、一对多、多对多通信：支持单播、广播和多播。
UDP适用于那些对实时性要求高、能容忍少量数据丢失，或需要简单高效通信的应用，如域名查询（DNS）、实时音视频（VoIP、视频会议）、流媒体和简单网络管理（SNMP）等。
三、关键概念与技术
- 端口号：16位整数，范围0~65535。其中0~1023为“熟知端口”，分配给最重要、最常用的应用进程（如HTTP用80，HTTPS用443）。
- 可靠传输机制：主要包括停止等待协议、连续ARQ协议以及TCP中实现的滑动窗口、超时重传、选择确认等。
- 流量控制：通过接收方告知发送方自己的接收窗口大小，让发送方调整发送速率，防止接收方缓存区溢出。TCP使用滑动窗口机制实现。
- 拥塞控制：防止过多的数据注入网络，导致网络性能下降。TCP通过慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复四个核心算法进行动态调整。
结语
运输层是计算机网络中实现“进程到进程”通信的关键所在。TCP和UDP两大协议，一个像严谨可靠的“挂号信”，一个像高效便捷的“明信片”，共同满足了上层应用多样化的通信需求。理解运输层的工作原理，是掌握网络通信本质、进行网络应用开发和故障排查的重要基础。它架起了底层网络基础设施与上层丰富多彩的网络应用之间的坚实桥梁。
