传输层协议
一.TCP/IP协议栈
1.TCP/IP介绍
2.TCP/IP分层
3.TCP/IP通信过程
4.TCP/IP与OSI相同点与不同点
二.TCP协议
1.TCP报文段
2.TCP特性
3.TCP三次握手
3.1.为什么叫三次握手
3.2.TCP三次握手
3.3.TCP四次挥手
三.UDP协议
一.TCP/IP协议栈
1.TCP/IP介绍
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。
2.TCP/IP分层
共定义了四层，和 OSI参考模型的分层有对应关系
RFC官方分为四层:
-
Application Layer
-
-
Internet Layer
-
Link Layer(media-access)
3.TCP/IP通信过程
4.TCP/IP与OSI相同点与不同点
两者都是以协议栈的概念为基础
协议栈中的协议彼此相互独立
下层对上层提供服务
-
不同点
OSI是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型
OSI是国际标准，适用于各种协议栈；TCP/IP实际标准，只适用于TCP/IP网络
层次数量不同
二.TCP协议
1.TCP报文段
TCP将若干个字节结构组成一个分组，简称报文段(Segment)。TCP报文段封装在IP数据报中。
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IP首部 |
TCP报文段 |
首部长度位20-60字节。
-
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
-
确认号：（ack）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。也就是告诉发送方：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为此确认号：传输是否有问题？
-
数据偏移／首部长度：表示TCP报文段的首部长度，共4位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位），4位二进制最大表示15，所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节
-
控制位
URG（紧急位）：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效
-
ACK（确认位）：表示是否前面确认号字段是否有效。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,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段
-
PSH（急切位）：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中
-
RST（重置位）：如果收到一个RST=1的报文，说明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。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段
-
SYN（同步位）：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，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段
FIN（断开位）：表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段
-
窗口大小：表示现在允许对方发送的数据量，也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量，达到此值，需要ACK确认后才能再继续传送后面数据，由Window size value * Window size scaling factor（此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到）得出此值
-
校验和：提供额外的可靠性紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置
-
选项部分：
- 工作在传输层
- 面向连接协议
- 全双工协议
- 半关闭
- 错误检查
- 将数据打包成段，排序
- 确认机制
- 数据恢复，重传
- 流量控制，滑动窗口
3.TCP三次握手
3.1.为什么叫三次握手
网络连接为什么是三次握手而不是两次，或者是四次？TCP三次握手是为了建立一个网络连接，进而进行数据传输。TCP通过三次握手，建立了连接，告诉了客户端和服务器自己和对方的发送数据和传输数据的能力。这个过程可以类比于两个小朋友隔着一堵墙玩丢沙包游戏。（第一次玩丢沙包）
当客户端向服务器发送请求连接的报文时： Seq序列号=x（x为随机） SYN=1（表示发送连接请求）
服务器端收到客户端发来的请求报文后，同意建立连接，则向客户端发送确认报文： Seq序列号=y（这时服务器也会产生一个序列号y，和客户端的序号不相关） Ack确认号=x+1（Seq序列号x+1，表示确认收到了客户端的请求） ACK=1（表示这是条确认请求） SYN=1（同时也发送一个建立连接的请求）
客户端进程收到服务端进程的确认后，还要向服务端给出确认，然后连接成功建立： Seq序列号=x+1（这时客户端的序号为1） Ack确认号=y+1（表示确认收到了服务器的连接请求） ACK=1（表示这是确认报文）
3.3.TCP四次挥手
客户端发送FIN报文段，半关闭了这个连接，服务器发送ACK报文段接受半关闭。（半关闭：客户端终止发送数据，但可以接受数据）
FIN=1（表示发送断开连接请求）
Seq序列号=u（u为随机）
服务器端收到客户端发来的请求报文后，同意断开连接，则向客户端发送确认报文：
ACK=1（表示这是条确认请求）
Seq序列号=v（这时服务器也会产生一个序列号v，和客户端的序号不相关）
Ack确认号=u+1（Seq序列号u+1，表示确认收到了客户端的请求）
当服务器把所有的数据都发送完毕时，就发送FIN报文段断开连接请求客户端在发送ACK报文段，这样就关闭了TCP连接。
有限状态机
-
CLOSED 没有任何连接状态
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LISTEN 侦听状态，等待来自远方TCP端口的连接请求
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SYN-SENT 在发送连接请求后，等待对方确认
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SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后，等待对方确认
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ESTABLISHED 代表传输连接建立，双方进入数据传送状态
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FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求，等待对方确认
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FIN-WAIT-2 主动关闭,主机已收到对方关闭传输连接确认，等待对方发送关闭传输连接请求
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TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭，等待所有分组消失
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CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求，并已确认
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LAST-ACK 被动关闭,等待最后一个关闭传输连接确认，并等待所有分组消失
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CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接，等待对方确认
三.UDP协议
1.UDP特性
工作在传输层
提供不可靠的网络访问
非面向连接协议
有限的错误检查
传输性能高
无数据恢复特性
| 源端口16 | 目的端口号16 |
| UDP长度16 | UDP校验和16 |
| 数据 | |
名字段的含义：
- 源端口号:用来标识数据发送端的进程，和TCP的端口号类似。
- 目的端口号:用来标识数据接收端的进程，和TCP的端口号类似。
- UDP长度:用来指出UDP的总长度，为首部加上数据。
- 校验和:用来完成对UDP数据的差错检验，它的计算与TCP校验和类似。
2.UDP常用的一些端口
| 端口 | 协议 | 说明 |
| 69 | TFTP | 简单文件传输协议 |
| 111 | RPC | 远程过程调用 |
| 123 | NTP | 网络时间协议 |
