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TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。
TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;
UDP则不为IP提供可靠性、 流控或差错恢复功能。
一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。
TCP支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等; UDP支持的应用层协议主要有:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关,这也是TCP/IP的重要特点
TCP/IP是基于TCP和IP这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大集合
应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式,或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式。数据的表示、安全、压缩。
负责建立和断开通信连接(数据流动的逻辑通路),以及数据的分割等数据传输相关的管理。
管理两个节点之间的数据传输。负责可靠传输(确保数据被可靠地传送到目标地址)。
地址管理与路由选择, 在这一层,数据的单位称为数据包(packet)(路由器)。
互连设备之间传送和识别数据帧(交换机)。
以"0"、 "1"代表电压的高低,灯光的闪灭,在这一层,数据的单位称为比特(bit),(中继器、集线器、还有我们通常说的双绞线也工作在物理层)。
发送方由第七层到第一层 由上到下按照顺序传送数据,每个分层在处理上层传递的数据时,附上当前层协议所必须的 "首部"信息。接收方由第一层到第七层 由下到上按照顺序传递数据,每个分层对接收到的数据进行 "首部"与"内容"分离,在转发给上一层。最终将发送的数据恢复为原始数据。
报文(message)是网络中交换与传输的数据单元,也是网络传输的单元。报文包含了将要发送的完整的数据信息,其长短不需一致。报文在传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输,封装的方式就是添加一些控制信息组成的首部,那些就是报文头。
应用层:报文(message),一般指完整的信息,传输层实现报文交付,位于应用层的信息分组称为报文;
传输层:报文段(segment),组成报文的每个分组;
网络层:分组(packet)是网络传输中的二进制格式单元,数据包(datapacket)是TCP/IP通信协议传输中的数据单位;
通过网络传输的数据基本单元,包含一个报头和数据本身,其中报头描述了数据的目的地及其与其他数据之间的关系,可以理解为数据传输的分组,我们将通过网络传输的基本数据单元称为数据报(Datagram);
链路层:帧(frame),数据链路层的协议数据单元,为了保证数据的可靠传输,把用户数据封装成帧; 物理层:PDU(bit),协议数据单元;
抓包,抓到的是传输层的包,packet/frame/Datagram/segment是存在于同条记录中的,这些是基于所在协议层的不同取了不同的名字。
IP 数据包在以太网数据包的负载里面,TCP数据包在IP数据包的负载里。
TCP首部最小为20字节,这20字节分为5行,每行4个字节也就是32个位。
端口号的分配:
TCP用序列号对数据包进行标记,以便在到达目的地后重新重装,假设当前的序列号为 s,发送数据长度为 l,则下次发送数据时的序列号为 s + l。在建立连接时通常由计算机生成一个随机数作为序列号的初始值。
占 4 个字节,表示期望收到对方下一个报文段的序号值。 TCP 的可靠性,是建立在「每一个数据报文都需要确认收到」的基础之上的。
就是说,通讯的任何一方在收到对方的一个报文之后,都要发送一个相对应的「确认报文」,来表达确认收到。 那么,确认报文,就会包含确认号。 例如,通讯的一方收到了第一个 25kb 的报文,该报文的 序号值=0,那么就需要回复一个确认报文,其中的确认号 = 25600.
占 0.5 个字节 (4 位)。 这个字段实际上是指出了 TCP 报文段的首部长度 ,它指出了 TCP报文段的数据起始处 距离 TCP报文的起始处 有多远。(注意 数据起始处 和 报文起始处 的意思)
一个数据偏移量 = 4 byte,由于 4 位二进制数能表示的最大十进制数字是 15,因此数据偏移的最大值是 60 byte,这也侧面限制了 TCP 首部的最大长度。
占 0.75 个字节 (6 位)。 保留为今后使用,但目前应置为 0。
标志位,一共有 6 个,分别占 1 位,共 6 位 。 每一位的值只有 0 和 1,分别表达不同意思。
当 ACK = 1 的时候,确认号(Acknowledgemt Number)有效。 一般称携带 ACK 标志的 TCP 报文段为「确认报文段」。为0表示数据段不包含确认信息,确认号被忽略。
TCP 规定,在连接建立后所有传送的报文段都必须把 ACK 设置为 1。
当 PSH = 1 的时候,表示该报文段高优先级,接收方 TCP 应该尽快推送给接收应用程序,而不用等到整个 TCP 缓存都填满了后再交付。
当 RST = 1 的时候,表示 TCP 连接中出现严重错误,需要释放并重新建立连接。 一般称携带 RST 标志的 TCP 报文段为「复位报文段」。
当 SYN = 1 的时候,表明这是一个请求连接报文段。 一般称携带 SYN 标志的 TCP 报文段为「同步报文段」。 在 TCP 三次握手中的第一个报文就是同步报文段,在连接建立时用来同步序号。
对方若同意建立连接,则应在响应的报文段中使 SYN = 1 和 ACK = 1。
当 FIN = 1 时,表示此报文段的发送方的数据已经发送完毕,并要求释放 TCP 连接。
一般称携带 FIN 的报文段为「结束报文段」。
在 TCP 四次挥手释放连接的时候,就会用到该标志。
占 2 字节。
该字段明确指出了现在允许对方发送的数据量,它告诉对方本端的 TCP 接收缓冲区还能容纳多少字节的数据,这样对方就可以控制发送数据的速度。 窗口大小的值是指,从本报文段首部中的确认号算起,接收方目前允许对方发送的数据量。
例如,假如确认号是 701 ,窗口字段是 1000。这就表明,从 701 号算起,发送此报文段的一方还有接收 1000 (字节序号是 701 ~ 1700) 个字节的数据的接收缓存空间。
占 2 个字节。 由发送端填充,接收端对 TCP 报文段执行 CRC 算法,以检验 TCP 报文段在传输过程中是否损坏,如果损坏这丢弃。
检验范围包括首部和数据两部分,这也是 TCP 可靠传输的一个重要保障。
占 2 个字节。 仅在 URG = 1 时才有意义,它指出本报文段中的紧急数据的字节数。 当 URG = 1 时,发送方 TCP 就把紧急数据插入到本报文段数据的最前面,而在紧急数据后面的数据仍是普通数据。
因此,紧急指针指出了紧急数据的末尾在报文段中的位置。
要了解的信息:
TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是 面向连接的协议,也就是说在收发数据之前,必须先和对方建立连接
一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,只简单的 描述下这三次对话的简单过程:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步 (同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”,这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同 步:“我现在就发,你接着吧!”,这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。
首先由Client发出请求连接即 SYN=1 ACK=0 (请看头字段的介绍), TCP规定SYN=1时不能携带数据,但要消耗一个序号,因此声明自己的32位序号是 seq=x,然后 Server 进行回复确认,即 SYN=1 ACK=1 seq=y, ack=x+1, 再然后 Client 再进行一次确认,但不用SYN 了,这时即为 ACK=1, seq=x+1, ack=y+1.
当客户A 没有东西要发送时就要释放 A 这边的连接,A会发送一个报文(没有数据),其中 FIN 设置为1, 服务器B收到后会给应用程序一个信,这时A那边的连接已经关闭,即A不再发送信息(但仍可接收信息)。 A收到B的确认后进入等待状态,等待B请求释放连接, B数据发送完成后就向A请求连接释放,也是用FIN=1 表示, 并且用 ack = u+1(如图), A收到后回复一个确认信息,并进入 TIME_WAIT 状态, 等待 2MSL 时间。
关于 TIME_WAIT 过渡到 CLOSED 状态说明: 从 TIME_WAIT 进入 CLOSED 需要经过 2MSL,其中 MSL 就叫做 最长报文段寿命(Maxinum Segment Lifetime),根据 RFC 793 建议该值这是为 2 分钟,也就是说需要经过 4 分钟,才进入 CLOSED 状态。
为了这种情况: B向A发送 FIN = 1 的释放连接请求,但这个报文丢失了, A没有接到不会发送确认信息, B 超时会重传,这时A在 WAIT_TIME 还能够接收到这个请求,这时再回复一个确认就行了。(A收到 FIN = 1 的请求后 WAIT_TIME会重新记时)
另外服务器B存在一个保活状态,即如果A突然故障死机了,那B那边的连接资源什么时候能释放呢? 就是保活时间到了后,B会发送探测信息, 以决定是否释放连接
答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。
内容来自: 通俗理解TCP/IP协议
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TCP、UDP区别
TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。
TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;
UDP则不为IP提供可靠性、 流控或差错恢复功能。
一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。
TCP支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等;
UDP支持的应用层协议主要有:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关,这也是TCP/IP的重要特点
TCP(Transimision Control Protocal) 传输控制协议
UDP(User Datagram Protocal) 用户数据报协议
TCP/IP协议族
TCP/IP是基于TCP和IP这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大集合
TCP/IP 协议的分层
分层的作用
应用层
应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
表示层
将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式,或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式。数据的表示、安全、压缩。
会话层
负责建立和断开通信连接(数据流动的逻辑通路),以及数据的分割等数据传输相关的管理。
传输层
管理两个节点之间的数据传输。负责可靠传输(确保数据被可靠地传送到目标地址)。
网络层
地址管理与路由选择, 在这一层,数据的单位称为数据包(packet)(路由器)。
数据链路层
互连设备之间传送和识别数据帧(交换机)。
物理层
以"0"、 "1"代表电压的高低,灯光的闪灭,在这一层,数据的单位称为比特(bit),(中继器、集线器、还有我们通常说的双绞线也工作在物理层)。
七层通信
发送方由第七层到第一层 由上到下按照顺序传送数据,每个分层在处理上层传递的数据时,附上当前层协议所必须的 "首部"信息。接收方由第一层到第七层 由下到上按照顺序传递数据,每个分层对接收到的数据进行 "首部"与"内容"分离,在转发给上一层。最终将发送的数据恢复为原始数据。
报文、帧、数据包等的区别
应用层:报文(message),一般指完整的信息,传输层实现报文交付,位于应用层的信息分组称为报文;
传输层:报文段(segment),组成报文的每个分组;
网络层:分组(packet)是网络传输中的二进制格式单元,数据包(datapacket)是TCP/IP通信协议传输中的数据单位;
通过网络传输的数据基本单元,包含一个报头和数据本身,其中报头描述了数据的目的地及其与其他数据之间的关系,可以理解为数据传输的分组,我们将通过网络传输的基本数据单元称为数据报(Datagram);
链路层:帧(frame),数据链路层的协议数据单元,为了保证数据的可靠传输,把用户数据封装成帧; 物理层:PDU(bit),协议数据单元;
抓包,抓到的是传输层的包,packet/frame/Datagram/segment是存在于同条记录中的,这些是基于所在协议层的不同取了不同的名字。
TCP报文
数据包
IP 数据包在以太网数据包的负载里面,TCP数据包在IP数据包的负载里。
TCP 首部各字段的意义和作用
TCP首部最小为20字节,这20字节分为5行,每行4个字节也就是32个位。
源端口和目的端口 Port
端口号的分配:
序号 Sequence Number
TCP用序列号对数据包进行标记,以便在到达目的地后重新重装,假设当前的序列号为 s,发送数据长度为 l,则下次发送数据时的序列号为 s + l。在建立连接时通常由计算机生成一个随机数作为序列号的初始值。
确认号 Acknowledgemt Number
占 4 个字节,表示期望收到对方下一个报文段的序号值。 TCP 的可靠性,是建立在「每一个数据报文都需要确认收到」的基础之上的。
就是说,通讯的任何一方在收到对方的一个报文之后,都要发送一个相对应的「确认报文」,来表达确认收到。 那么,确认报文,就会包含确认号。 例如,通讯的一方收到了第一个 25kb 的报文,该报文的 序号值=0,那么就需要回复一个确认报文,其中的确认号 = 25600.
数据偏移 Offset
占 0.5 个字节 (4 位)。 这个字段实际上是指出了 TCP 报文段的首部长度 ,它指出了 TCP报文段的数据起始处 距离 TCP报文的起始处 有多远。(注意 数据起始处 和 报文起始处 的意思)
一个数据偏移量 = 4 byte,由于 4 位二进制数能表示的最大十进制数字是 15,因此数据偏移的最大值是 60 byte,这也侧面限制了 TCP 首部的最大长度。
保留 Reserved
占 0.75 个字节 (6 位)。 保留为今后使用,但目前应置为 0。
标志位 TCP Flags
标志位,一共有 6 个,分别占 1 位,共 6 位 。 每一位的值只有 0 和 1,分别表达不同意思。
确认 ACK (Acknowlegemt)
当 ACK = 1 的时候,确认号(Acknowledgemt Number)有效。 一般称携带 ACK 标志的 TCP 报文段为「确认报文段」。为0表示数据段不包含确认信息,确认号被忽略。
TCP 规定,在连接建立后所有传送的报文段都必须把 ACK 设置为 1。
推送 PSH (Push)
当 PSH = 1 的时候,表示该报文段高优先级,接收方 TCP 应该尽快推送给接收应用程序,而不用等到整个 TCP 缓存都填满了后再交付。
复位 RST (Reset)
当 RST = 1 的时候,表示 TCP 连接中出现严重错误,需要释放并重新建立连接。 一般称携带 RST 标志的 TCP 报文段为「复位报文段」。
同步 SYN (SYNchronization)
当 SYN = 1 的时候,表明这是一个请求连接报文段。 一般称携带 SYN 标志的 TCP 报文段为「同步报文段」。 在 TCP 三次握手中的第一个报文就是同步报文段,在连接建立时用来同步序号。
对方若同意建立连接,则应在响应的报文段中使 SYN = 1 和 ACK = 1。
终止 FIN (Finis)
当 FIN = 1 时,表示此报文段的发送方的数据已经发送完毕,并要求释放 TCP 连接。
一般称携带 FIN 的报文段为「结束报文段」。
在 TCP 四次挥手释放连接的时候,就会用到该标志。
窗口大小 Window Size
占 2 字节。
该字段明确指出了现在允许对方发送的数据量,它告诉对方本端的 TCP 接收缓冲区还能容纳多少字节的数据,这样对方就可以控制发送数据的速度。 窗口大小的值是指,从本报文段首部中的确认号算起,接收方目前允许对方发送的数据量。
例如,假如确认号是 701 ,窗口字段是 1000。这就表明,从 701 号算起,发送此报文段的一方还有接收 1000 (字节序号是 701 ~ 1700) 个字节的数据的接收缓存空间。
校验和 TCP Checksum
占 2 个字节。 由发送端填充,接收端对 TCP 报文段执行 CRC 算法,以检验 TCP 报文段在传输过程中是否损坏,如果损坏这丢弃。
检验范围包括首部和数据两部分,这也是 TCP 可靠传输的一个重要保障。
紧急指针 Urgent Pointer
占 2 个字节。 仅在 URG = 1 时才有意义,它指出本报文段中的紧急数据的字节数。 当 URG = 1 时,发送方 TCP 就把紧急数据插入到本报文段数据的最前面,而在紧急数据后面的数据仍是普通数据。
因此,紧急指针指出了紧急数据的末尾在报文段中的位置。
三次握手,四次挥手
要了解的信息:
三次握手 建立连接
TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是 面向连接的协议,也就是说在收发数据之前,必须先和对方建立连接
一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,只简单的 描述下这三次对话的简单过程:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步 (同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”,这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同 步:“我现在就发,你接着吧!”,这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。
首先由Client发出请求连接即 SYN=1 ACK=0 (请看头字段的介绍), TCP规定SYN=1时不能携带数据,但要消耗一个序号,因此声明自己的32位序号是 seq=x,然后 Server 进行回复确认,即 SYN=1 ACK=1 seq=y, ack=x+1, 再然后 Client 再进行一次确认,但不用SYN 了,这时即为 ACK=1, seq=x+1, ack=y+1.
四次挥手 释放连接
当客户A 没有东西要发送时就要释放 A 这边的连接,A会发送一个报文(没有数据),其中 FIN 设置为1, 服务器B收到后会给应用程序一个信,这时A那边的连接已经关闭,即A不再发送信息(但仍可接收信息)。 A收到B的确认后进入等待状态,等待B请求释放连接, B数据发送完成后就向A请求连接释放,也是用FIN=1 表示, 并且用 ack = u+1(如图), A收到后回复一个确认信息,并进入 TIME_WAIT 状态, 等待 2MSL 时间。
为什么要等待呢?
为了这种情况: B向A发送 FIN = 1 的释放连接请求,但这个报文丢失了, A没有接到不会发送确认信息, B 超时会重传,这时A在 WAIT_TIME 还能够接收到这个请求,这时再回复一个确认就行了。(A收到 FIN = 1 的请求后 WAIT_TIME会重新记时)
另外服务器B存在一个保活状态,即如果A突然故障死机了,那B那边的连接资源什么时候能释放呢? 就是保活时间到了后,B会发送探测信息, 以决定是否释放连接
为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。
内容来自:
通俗理解TCP/IP协议
The text was updated successfully, but these errors were encountered: