（三）TCP、UDP报文段
一、TCP报文段
源端口、目标端口：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个。
序列号：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从 0 开始。那如何区分两个相同序列号的不同TCP报文段就是一个问题了，后面会有答案，暂时可以不管。
确认号：表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送发：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号是这个确认号。也就是告诉发送方：我希望你（指发送方）下次发送给我的TCP报文段的序列号字段的值是这个确认号。（TCP捎带确认机制）
TCP首部长度：由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，所以需要这么一个值来指定这个TCP报文段到底有多长。或者可以这么理解：就是表示TCP报文段中数据部分在整个TCP报文段中的位置。该字段的单位是32位字，即：4个字节。
URG：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。URG=1，表示有紧急数据。后面的紧急指针字段只有当URG=1时才有效。
ACK：表示是否前面的确认号字段是否有效。ACK=1，表示有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1。
PSH：告诉对方收到该报文段后是否应该立即把数据推送给上层。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层，而不是缓存起来。
RST：只有当RST=1时才有用。如果你收到一个RST=1的报文，说明你与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明你上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应。
SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1。
FIN：标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，就相当于告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”
窗口大小：通过窗口大小字段的值告知对方自己的接收窗口大小，用于实现TCP流量控制和差错恢复。该字段会随着接收方对TCP报文段的接收和确认而变化。
校验和：提供额外的可靠性。具体如何校验，参考其他资料。
紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置。
选项部分：其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示，那么选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节。
二、UDP报文段
源端口：源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可全 0.
目的端口：目的端口号，在终点交付报文时必须要使用到。
长度：包含UDP首部和UDP数据的字节长度
检验和：检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错，有错就丢弃。
三、TCP、UDP应用场景
TCP:当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP3、SMTP等邮件传输的协议。
UDP:当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。
QQ语音、QQ视频、DNS、RIP
四、面向报文、面向字节流
面向报文的传输方式是应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。若报文太长，则IP层需要分片，降低效率。若太短，会是IP太小。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。这也就是说，应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。
（IP分片下面讲）
面向字节流的话，虽然应用程序和TCP的交互是一次一个数据块（大小不等），但TCP把应用程序看成是一连串的无结构的字节流。TCP有一个缓冲，当应用程序传送的数据块太长，TCP就可以把它划分短一些再传送。如果应用程序一次只发送一个字节，TCP也可以等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。
五、IP分片
- IP把MTU与数据报长度进行比较
- 如果需要进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上
- 把一份IP数据报分片之后只有到达目的地才进行重新组装
- 重新组装由目的端的IP层来完成，其目的是使分片和重新组装过程对传输层（TCP、UDP）是透明的
- 已经分片过的数据报有可能会再次进行分片（可能不止一次）
- 当IP数据报被分片后，每一片都是一个分组，具有自己的IP首部，并在选择路由时与其他分组独立。这样，当数据报的这些片到达目的地端时有可能会失序，但是在IP首部中有足够的信息让接收端能正确组装这些数据报片
16位标识（Identification）：标识所发送的IP报文。每发送一个报文，其标识字段就+1。一个报文在传输过程中被分成若干较小的数据字段，每个数据片必须携带其所属报文的标识，使接收方将其合并标识字段相同的数据片以便重新组装成报文。标识字段并没有标识作用，因为ip提供的是无连接服务，不对报文排序。
3位标志（flag）：第1个bit尚未使用，第二个bit是DF（dont fragment），只有DF=0时，才允许分片（所以，若此报文不允许分片，但是此报文长度大于MTU，就会向源主机发送一个ICMP报文）；第三个bit为MF（more fragment）用于说明该数据片是否为报文最后一个片段，MF=0表示为最后一个分片。
13位偏移（Freagment offerset）：因为一个数据报要分片，此字段用于说明该数据片在整个报文中的位置
- 尽管IP分片过程看起来是透明的，但是有一点不想使用它：即使只丢失一片数据也要重传整个数据报
- IP层本身没有超时重传机制---由更高层来负责超时和重传（TCP有超时和重传，但UDP没有。一些UDP应用程序本身也执行超时和重传）。当来自TCP报文段的某一片丢失后，TCP在超时后会重传整个TCP报文段，该报文段对应于一份IP数据报。没有办法指重传数据报的一个数据分片
- 如果对数据报分片的是中间路由器，而不是起始端系统，那么起始端系统就无法知道数据报是如何分片的。就这个原因，经常要避免分片。
参考：https://blog.csdn.net/wilsonpeng3/article/details/12869233
