传输层协议介绍

TCP和UDP协议

TCP/IP协议族的传输层协议

TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议

 

  

 

TCP/IP和OSI模型的比较

●相同点

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

 

TCP协议

TCP是面向连接的，可靠的进程到进程通信的协议

TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输

TCP报文段

  TCP将若干个字节组成一个分组，叫报文段（Segment）

  TCP报文段封装在IP数据报中

 

 

面向连接网络协议：是指通信双方之间在进行通信之前要先建立连接，比如打电话，双方通话前需要先建立连接，等数据发送结束后，双方再断开连接。

 

无连接网络协议：是指通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包送到网络线路上，由系统自主选定路线进行传输，比如：QQ发送信息

 

TCP面向连接的协议:TCP是面向连接的，可靠的进程到进程通信的协议。TCP提供全双工服务即数据可在同一时间双向传输，每一个TCP都有发送缓存和接受缓存，用来临时存储数据

UDP协议是无连接，不保证可靠的传输层协议，发送端不关心发送的数据是否到达目标主机，数据是否出错等，收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障，传输数据速度更快，效率更高

 

 

 

TCP传输会比较慢，会报错

UDP传输会比较快，不会报错

速度快会牺牲可靠性，慢的可靠性会高

需求需要根据具体状况具体分析

 

TCP特性

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

拥塞控制，慢启动和拥塞避免算法

 

TCP报文段

 

 

SYN：同步序号位，TCP需要建立连接时将该值设为1

ACK：确认序号位，当该位为1时，用于确认发送方的数据

FIN：当TCP断开连接时将该位置为1

 

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，所以通过制定源端口和目标端口，就可以知道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数位2^16个即65536（0-65535）

序列号：表示本报文段所发送的数据第一个字节的编号，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：表示接受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，工四位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要制定这个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报告段的起始处有多远。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）：

ACK（却认为）：

PSH（急切位）：

RST（重置位）：

SYN（同步位）：

FIN（断开位）：

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：其最大长达可根据TCP首部长度进行推算，TCP首部长度用4位表示，选项部分最长位（2^4-1）·4-20=40字节

※重点

 

 

TCP连接4-1

TCP建立连接的过程称为三次握手

 

 

首先PC1想和PC2通讯，第一次先发送一个SYN报文（Seq=x,SYN=1）发送给PC2，PC2收到报文后，会将Ack+1,再发送一个同步位给到PC1，进行确认，此时PC1接到PC2的报文，于是再次发送同步位Seq+1

例如：A打电话给B，两方需先建立连接，A需要交代自己是谁，确认对方是谁后开始交流

 

 

 

 

 

三次握手是建力连接的过程

客户端像服务端发起链接时，先发一包连接请求数据，过去询问能否与之建力连接，这包数据称之为SYN包，如果对方同意连接，责会回复一包SYN+ACK包，客户端收到之后回复一包ACK包，连接建力。三次握手就是为了解决网络信道不可靠的问题，在不可靠的信道上建力可靠的连接。

首先，客户A和服务器B，客户A会主动打开链接接口，首先要发送一个同步信息，这个同步信息只有当SYN=1的时候才会发送，然后生成一个序号，代表这个报文的序号x，然后我发送给服务器端，这时候，服务器端的SYN=1是不会变的，因为要进行同步，只有1和0，1代表同步，0代表不同步，ACK=1就是我确定收到了你需要同步的消息，同意跟你链接，此时会产生一个随机的Sep序号y,这个序号也是随机的，此时服务器B端需要回复对面一个ACK，希望下次发送一个x+1序号的报文过来，这是客户端接受到服务器端序号为y的报文，客户端A自己会形成一个ACK，同意跟服务器B进行连接，并且序号就为x+1，并形成Ack，

希望下次服务器B发过来的序号为y+1，这时候客户端A和服务器B就可以进行传输

 

 

 

四次挥手，处于连接状态下的客户端和服务端都可以发起关闭连接请求，假设客户端主动发起关闭连接请求，他需要像服务端发起一个FIN包，表示要关闭连接，自己进入终止等待1状态，这是第一次挥手，服务端收到FIN包，发送一包ACK包，表示自己进入关闭等待状态，客户端进入终止等待2状态，这是第二次挥手，服务端此时还可以发送未发送的数据，而客户端还可以接收数据，待服务端发送完数据之后，发送一包FIN包，进入最后确认状态，这是第三次挥手，客户端收到之后，回复ACK包，进入超时等待状态，经过超时时间后关闭连接，服务端收到ACK包后立即关闭连接，这是第四次挥手。为什么客户端需要超时等待时间，这是为了保障对方已收到ACK包，假如客户端释放完最后一包ACK包后就释放了连接，一旦ACK包在网络中丢失，服务端将一直停留在最后确认状态，如果客户端发送最后一包ACK包后，等待一段时间，这时服务端因为没有收到ACK包会重发FIN包，客户端会响应这个FIN包重发ACK包，并刷新超时时间