一、计算机网络体系结构分层
二、TCP/IP基础
三、传输层中的TCP与UDP协议
1.TCP与UDP的区别
- （1）TCP是面向连接的、可靠地传输协议，UDP是无连接的传输协议。
- （2）TCP存在三次握手、四次挥手、重发机制、拥堵控制等机制保证信息传递过程的可靠性，UDP不存在这些机制。
- （3）TCP用于在传输层有必要实现可靠传输的情况，UDP 主要用于那些对高速传输和实时性有较高要求的通信或广播通信。
2.UDP
3.TCP
（1）TCP报文头
（2）三次握手
- 客户端发送数据包（SYN=1 Sequence number = J），将客户端状态变为SYN_SENT，该数据包意思是请求建立连接
- 服务端接受到客户端发送的数据包（SYN=1 Sequence number = J），发送数据包（SYN=1 ACK=1 Acknowledgment number = J + 1 Sequence number = K），将服务端状态变更为SYN_RECV，该数据包意思是答应客户端的建立连接请求
- 客户端接受到服务端发送的数据包，检查ACK是否为1，Acknowledgment number是哦福为J + 1，确认有效后，发送数据包（ACK = 1, Acknowledgment number = K + 1）,将客户端状态变为ESTABLISH,该数据包意思是客户端知道服务端答应了建立连接的请求，可以开始传输数据了
- 服务端收到数据包后,将服务端状态置位ESTABLISH
（3）四次挥手
- 客户端发送数据包（FYN=M），将客户端状态变为FIN_WAIT_1，该数据包意思是客户端没有数据要发送了，请求断开连接
- 服务端收到客户端发送的数据包，将状态变为CLOSE_WAIT，发送数据包（Acknowledgment number = M + 1），该数据包意思是同意客户端断开连接，但是我这边还没有发送完，等我这边消息
- 客户端收到数据包后将状态变为FIN_WAIT_2,等待服务端请求断开连接
- 服务端数据发送完毕后，发送数据包（FIN=N），该数据包表示服务端请求断开连接。
- 客户端收到FIN=N报文后，就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕服务器端不知道要关闭，所以发送ack=N+1后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。服务器端收到ACK后，就知道可以断开连接了。客户端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明服务器端已正常关闭，那好，我客户端也可以关闭连接了。最终完成了四次握手。
（4）确认应答机制
- 正常情况：发送方发送一个数组包（Sequence number），接收方收到数组包后返回一个确认应答（Acknowledgment number = Sequence number + 1），发送方接受到确认应答，发送下一个包
- 发送方丢包：如果发送方丢包，在一定时间内没有接收到确认应答，则会重发同样的包
- 接收方丢确认应答：发送方发送一个数组包（Sequence number），接收方收到数组包后返回一个确认应答（Acknowledgment number = Sequence number + 1），但是确认应答丢包，发送方等待一段时间后没有收到确认应答，采用重发相同数据包，接收方判断此为相同数据包，会丢弃该数据，但是仍然会发送一个确认应答包
（5）重发超时
- 每次发包时都会计算往返时间及其偏差。将这个往返时间和偏差时间相加，重发超时的时间就是比这个总和要稍大一点的值
- 数据被重发之后若还是收不到确认应答，则进行再次发送。此时，等待确认应答的时间将会以2倍、4倍的指数函数延长
- 数据也不会被无限、反复地重发。达到一定重发次数之后，如果仍没有任何确认应答返回，就会判断为网络或对端主机发生了异常，强制关闭连接。并且通知应用通信异常强行终止。
（6）滑动窗口
1.最大消息长度
在建立 TCP 连接的同时，也可以确定发送数据包的单位，我们也可以称其为“最大消息长度”（MSS）。最理想的情况是，最大消息长度正好是 IP 中不会被分片处理的最大数据长度。
2.滑动窗口
- TCP 以1个段为单位，每发送一个段进行一次确认应答的处理。这样的传输方式有一个缺点，就是包的往返时间越长通信性能就越低
- 为解决这个问题，TCP 引入了窗口这个概念。确认应答不再是以每个分段，而是以更大的单位进行确认，转发时间将会被大幅地缩短。也就是说，发送端主机，在发送了一个段以后不必要一直等待确认应答，而是继续发送。
- 窗口大小就是指无需等待确认应答而可以继续发送数据的最大值。上图中窗口大小为4个段。这个机制实现了使用大量的缓冲区，通过对多个段同时进行确认应答的功能。
