网络传输层 tcp与udp协议

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介绍

NCP：网络核心协议 （NCP：Network Core Protocol）

　　网络核心协议（NCP）管理对 NetWare 服务器资源的访问。NCP 向 NetWare 文件共享协议（即NFSP：NetWare File Sharing Protocol）发送过程调用消息，处理 NetWare 文件和打印资源请求。 NCP 是用于 NetWare 服务器和客户机之间传输信息的主要协议。

　　NCP 主要负责处理登入请求以及其它文件系统和打印系统请求。NCP 是一种基于客户机/服务器的 LAN 协议。工作站建立 NCP 请求并通过 IPX 在网络上发送这些请求服务。服务器端负责接收、拆包（unpacked）并解读 NCP 请求。

　　NCP 服务包括：文件访问、文件锁定（file locking）、安全性、资源分配跟踪（tracking of resource allocation）、事件通知（event notification）、与其它服务器同步、连接和通信、打印服务，以及队列和网络管理。

　　NCP 使用的是底层互联网分组交换协议 （即IPX ： Internetwork Packet Exchange Layer Services）。目前许多最新版的 NetWare（继 NetWare 5.0 之后 ）也都支持 TCP/IP 协议。
TCP/IP是一个Protocol Stack，包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP等许多协议

TCP/IP 分层

分为四层：

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

TCP特性

  1. 工作在传输层
  2. 面向连接协议
  3. 全双工协议
  4. 半关闭
  5. 错误检查
  6. 将数据打包成段，排序
  7. 确认机制
  8. 数据恢复，重传
  9. 流量控制，滑动窗口
    系统当中 每打开一个 进程 会 配 pid （系统中的编号，方便管理），其次会分配一个端口号，端口号的作用为：确定系统中的应用程序
    服务端的端口号大部分是固定的，而客户端则不固定，每次打开系统会随机分配一个端口号。

TCP的格式

  • 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

tcp3次握手

第一步 ：客户端会发送一个 建立连接的请求报文 ： 这个报文中 有

  1. 报文的序号（seq=x）
  2. 同步位（请求建立连接关系： SYN=1 ACK=0 控制位：当前两台机器处于什么状态？ 建立连接 处于连接 断开连接 ）

第二步： 当服务端收到消息以后 是不是要回复一个报文

  1. 报文的序号 （seq=y）
  2. ack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 请求建立连接 服务端 同意建立连接

第三步：收到 服务端 同意建立连接的报文后

1.会发送一个x+1报文

2.会告诉对方 我希望你下次 发送y+1的序号报文给我

3.最后 将ACK=1 封装进去
Seq序列号=x（x为随机）
SYN=1（表示发送连接请求）
Seq序列号=y（这时服务器也会产生一个序列号y，和客户端的序号不相关）
Ack确认号=x+1（Seq序列号x+1，表示确认收到了客户端的请求）
ACK=1（表示这是条确认请求）
SYN=1（同时也发送一个建立连接的请求）
Seq序列号=x+1（这时客户端的序号为1）
Ack确认号=y+1（表示确认收到了服务器的连接请求）
ACK=1（表示这是确认报文，确认了当前状态）

状态扩展

  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 （服务开启 http（进程） 80端口在帮进程 看着 有没有人找 http ）
  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

UDP协议

udp特点

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

tcp与udp各有各的优点与缺点，在不同场景可以有不同的应用
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