传输层协议

寒_嗷呜
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1.TCP协议介绍

1.1 TCP协议

  • 是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议
  • 提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输

1.2 TCP/IP分层

RFC官方分为四层:

  • Application Layer
  • Transport Layer
  • Internet Layer
  • Link Layer(media-access)

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1.2  TCP/IP和OSI模型的比较

  • 相同点

（1）两者都是以协议栈的概念为基础

（2）协议栈中的协议彼此相互独立

（3）下层对上层提供服务

  • 不同点

（1）OSI是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型

（2）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

（3）层次数量不同

1.3 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

2. TCP报文格式

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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，所以通过指定源端口和目标 端口，就可以知道是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个数 为2^16个,即 65536 （0-65535）

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 无限循 环

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：其最大长度可根据TCP首部长度进行推 算。TCP首部长度用4位表示，选项部分最长为： (2^4-1)*4-20=40字节

2.1.TCP三次握手

tcp是面向连接的，就是说每次发送数据之前都要和对方建立一条可靠的连接，这个建立连接的过程分为3个步骤，就叫做三次握手

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当pc1想和pc2建立起连接将连接信息写入报文

  第一步 ：pc1会发送一个建立连接的请求报文 ： 这个报文中有

  1. 报文的序号Seq=x（x是随机序号，正常为0）

  2. 控制位 请求建立连接关系：SYN=1(同步位) ACK=0 （确认位）：

 

第二步：当pc2 收到消息以后是不是要回复一个报文

  1. 报文的序号 Seq=y（y是随机序号，正常为0）

  2. ack=X+1（确认号我希望你下一次发送 x+1 序号的报文给你 ）

  3. 控制位 SYN=1 ACK=1 收到请求建立连接 pc2信息 同意建立连接

 

第三步：收到 pc2 同意建立连接的报文后

1.Sep=x+1（会发送一个x+1报文）

2.ack=1（会告诉对方我希望你下次发送y+1的序号报文给我）

3.ACK=1 （确认位）

PC1与PC2成功连接

2.2.TCP四次挥手

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1.  客户端发送FlN报文段（请求断块连接），传送中服务器处于半断开连接（客户端断开连接，但服务器还是可以接受数据）

FIN=1，seq=u（u为随机）

2.  服务器收到客户端发来的请求，表示同意断开连接，向客户端发送确认报文：

ACK=1（表示确认位）、ack=u+1（确认号），sep=v

如数据没有传输完，继续传输

FIN=1，ACK=1，sep=w,ack=u=1

3.当服务器将数据发送完毕，就会关闭TCP连接

2.3 有限状态机

  1. CLOSED 没有任何连接状态

  2. LISTEN 侦听状态，等待来自远方TCP端口的连接请求

  3. SYN-SENT 在发送连接请求后，等待对方确认

  4. SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后，等待对方确认

  5. ESTABLISHED 代表传输连接建立，双方进入数据传送状态

  6. FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求，等待对方确认

  7. 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

  8. TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭，等待所有分组消失

  9. CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求，并已确认

  10. 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

  11. CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接，等待对方确认

3.UDP协议介绍

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

4.常用的一些端口

端口协议说明
69TFTP简单文件传输协议
111RPC远程过程调用
123NTP网络时间协议
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