计算机网络（自顶向下）-- 读书笔记（Chaptor03）

3.2 多路复用与多路分解

• 将传输层报文段中的数据交付到正确的socket的工作称为多路分解
• 在主机中从不同的socket中收集数据块，并封装上首部信息从而生成报文段，然后将报文段传递到网络层，这称为多路复用
• UDP通过远端port和目的端port确认一个socket做多路分解
• TCP通过远端IP/port和目的端IP/port这个四元组确认一个socket做多路分解
• UDP报文段结构
  • 源端口号
  • 目的端口号
  • 长度
  • 检验和
  • 应用数据
• TCP报文段结构
  • 源端口号
  • 目的端口号
  • 检验和
  • 32bit 序号（用于实现可靠传输服务）
  • 32bit 确认号（用于实现可靠传输服务）
  • 16bit 接收窗口（用于实现流量控制）
  • 4bit 首部长度字段
  • 6bit 标记
• 序号字段
  TCP为每一个字节做编号，例如500000字节文件编号，MSS为1000字节，那么会有500个报文段切分，给第一个报文段序号0，
  给第二个报文段序号1000，以此类推
• 确认号字段
  在双向交流中，主机A已经接收到了来自主机B的0-536字节的报文段，假设A打算准备发送给B一个报文段，那么在确认号字段中会填写536，代表A期望从B接收的下一个字节的序号
• 接收窗口
  用于给发送方一个提示，接收方的缓存还有多少可用空间。
  • 主机A通过两个变量LastByteRcvd、LastByteRead计算还没读取的字节数，再用RcvdBuffer减去这部分，得出窗口。
  • 主机B通过两个变量LastByteSend、LastByteAck计算出已知在路上的数据是多少，只要保证这个值比窗口小，就不会发生缓存溢出

3.5.6 连接管理

建立TCP连接的步骤

1. 首先客户端会向服务端发送一个特殊的报文段，将首部的一个标志位（SYN比特）置为1，这个报文段被称为SYN报文段；同时，还会随机选择一个初始序号（client_isn）放置在首部的序号字段中
2. 服务端在接收到SYN报文段之后，会为这个连接分配缓存和变量，并向客户端发送允许连接的报文段。那么这个报文段的首部，SYN比特置1, 首部的确认号字段为client_isn + 1, 然后服务端选择自己的初始序号（server_isn）放置在序号字段中，这个特殊报文段被称为SYNACK报文段。
3. 客户端收到这个SYNACK报文段之后，也会为这个连接分配缓存和变量。然后客户端会发送最后一个报文段，确认收到SYNACK, 首先需要将首部的确认号字段填写为server_isn + 1, 因为连接已经建立，所以SYN比特置0, 然后在报文段的负载上可以携带应用层的数据了。

关闭连接的步骤

1. 客户端想要关闭连接，会向服务端发送一个特殊的报文段。首先将首部的标志字段的FIN比特置1
2. 服务端收到该特殊报文段之后，会回送一个确认报文段ACK
3. 然后服务端会发送自己的FIN特殊报文段
4. 客户端会回送一个ACK报文段
   然后双方的资源（缓存和变量）都会清除

客户端TCP连接状态（生命周期）

1. 客户TCP开始时的状态是CLOSED状态
2. 当客户TCP发起一个连接时，会向服务端发送一个SYN报文段，发送之后，客户端的TCP连接处在SYN_SENT的状态，它在等待服务端的SYNACK报文段
3. 当收到了来自服务端的SYNACK报文段之后，客户端TCP连接会变成ESTABLISHED状态，客户端就可以发送带有payload的报文了
4. 假设客户端想要关闭连接了，这会引起客户端的TCP连接向服务端发送一个FIN报文段，客户端TCP连接会进入FIN_WAIT_1状态，并等待来自服务端的带有确认的报文段
5. 当收到服务端的确认报文段，客户端TCP连接进入FIN_WAIT_2状态，并等待服务端的FIN报文段
6. 当收到服务端的FIN报文段之后，客户端会回送一个确认报文段，并进入TIME_WAIT状态，假如ACK报文段丢失，那么客户端会重传这个ACK报文段
7. 在TIME_WAIT一段时间之后（30s或者其他），连接正式关闭，客户端会释放所有资源

服务端TCP连接状态（生命周期）

特殊情况

• 当服务端接收到一个SYN，但是服务端并没有监听相应的port，那么服务端会发送一个特殊的报文段RST，该报文段会将首部的标志字段的RST比特置1，告诉客户端，服务端没有这个报文段的socket，请不要继续发送
• 那么客户端发起连接请求的时候，就会有三种情况
  1. 接收到SYNACK，正常建立连接
  2. 接收到RST，目的端口没有使用
  3. 什么都没有收到，可能是被防火墙拦下了