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数据包的“旅途”

1. 运到目标主机

IP：（Internet Protocol）网际互连协议，将一帧帧数据转化成数据包，通过数据包中的报文头的目标地址将数据包发送到对应地址。
IP间的传输即为主机间的数据传输

过程：上层将数据包交给网络层 -> 网络层将IP头添加到数据包中，组成新的数据包 -> 底层通过物理网络发送到目标主机 -> 到达目标主机网络层，目标主机解析IP头识别数据部分，将IP数据信息交给上层 -> 目标主机接收到数据包的数据

2. 送到应用程序

由于IP协议只负责将数据包运送到目标主机，但是无法得知要交给哪个程序，因此UDP协议负责解决传输数据包给应用程序的责任

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，通过端口号将数据包发送给指定的程序

过程：上层将数据包（只有数据）送到传输层 -> 传输层将数据包添上UDP头（端口），生成新的UDP数据包 -> 网络层将传输层的UDP数据包加上IP头（目标地址）-> 目标主机网络层收到数据包，解析IP头，将包含数据信息+UDP头的数据包 -> 传输层解析UDP头，根据端口号找到目标程序，将数据部分传输 -> 应用程序接收到数据部分

UDP缺陷与优点：由于它可以校验数据包的数据是否正确，对于错误的数据包直接丢弃，也无法得知目标地址设备是否成功接收。但是由于它的传输性非常快，适合用于对数据完整度要求不高的在线视频和互动游戏的场景

3. 完整的送达到应用程序

上面提到UDP的数据完整度无法满足，但邮件这种对数据完整度很高这时候就不得不解决这个问题，这里通过TCP解决

TCP：（TCP，Transmission Control Protocol）传输控制协议,相对于UDP，TCP 有下面两个特点:对于数据包丢失的情况，
TCP 提供重传机制；
TCP 引入了数据包排序机制，用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件。和 UDP 头一样，TCP 头除了包含了目标端口和本机端口号外，还提供了用于排序的序列号，以便接收端通过序号来重排数据包。

下面看看 TCP 下的单个数据包的传输流程：（实际结构与UDP类似但是由于TCP头的设置解决了UDP缺陷）

TCP 连接的生命周期：“建立连接”“传输数据”和“断开连接”三个阶段。

建立连接阶段

通过三次握手来建立客户端和服务器间的连接。TCP 提供面向连接的通信传输。面向连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准备工作。

三次握手，是指在建立一个 TCP 连接时，客户端和服务器总共要发送三个数据包以确认连接的建立。（客户端向服务端发送请求，告诉服务端要发送了 -> 服务端告诉客户端准备好接受了，可以发送了 -> 客户端向服务端发送请求）

传输数据阶段

服务器需要对每个数据包进行确认操作，也就是服务器在接收到数据包之后，需要发送确认数据包给客户端。所以当客户端发送了一个数据包之后，在规定时间内没有接收到服务端反馈的确认消息，则判断为数据包丢失，并触发服务器的重发机制。同样，一个大的文件在传输过程中会被拆分成很多小的数据包，这些数据包到达服务器后，会按照 TCP 头中的序号为其排序，从而保证组成完整的数据。

断开连接阶段

数据传输完毕之后，就要终止连接了，涉及到最后一个阶段“四次挥手”来保证双方都能断开连接。

TCP四次挥手过程

第一次挥手：客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务器的数据传送，客户端进入fin_wait_1状态
第二次挥手：服务端收到FIN后，发送一个ACK给客户端，确认序号为收到序号+1，服务端进入Close_wait状态。此时TCP连接处于半关闭状态，即客户端已经没有要发送的数据了，但服务端若发送数据，则客户端仍要接受
第三次挥手：服务端发送一个FIN，用来关闭服务端到客户端的数据传送，服务端进入Last_ack状态
第四次挥手：客户端收到FIN后，客户端进入Time_wait状态，接着发送一个ACK给服务端，确认后，服务端进入Closed状态，完成四次挥手

四次挥手的意义在于，不立刻关闭，这样就能有效的保证数据传输的完整性，不会造成丢包

浏览器工作原理：TCP协议