龙陵县住房和城乡建设局网站,广东著名企业,中国建筑集团有限公司官网测评网址,个人艺术作品网站建设策划书1.TCP协议 为什么需要 TCP 协议 #xff1f;TCP 工作在哪一层#xff1f; IP网络层是不可靠的#xff0c;TCP工作在传输层#xff0c;保证数据传输的可靠性。 TCP全称为 “传输控制协议#xff08;Transmission Control Protocol”#xff09;。
TCP 是面向连接的、可靠…1.TCP协议 为什么需要 TCP 协议 TCP 工作在哪一层 IP网络层是不可靠的TCP工作在传输层保证数据传输的可靠性。 TCP全称为 “传输控制协议Transmission Control Protocol”。
TCP 是面向连接的、可靠的、基于字节流
面向连接一定是「一对一」才能连接不能像 UDP 协议可以一个主机同时向多个主机发送消息也就是一对多是无法做到的可靠的无论的网络链路中出现了怎样的链路变化TCP有很多策略 都可以保证一个报文一定能够到达接收端字节流用户消息通过 TCP 协议传输时消息可能会被操作系统「分组」成多个的 TCP 报文如果接收方的程序如果不知道「消息的边界」是无法读出一个有效的用户消息的。
2.TCP协议格式详解 源端口号和目的端口号表示数据是从哪个进程来, 到哪个进程去。通过端口号将报文交付给上一层 4位TCP报头长度: 表示该TCP头部有多少个32位bit有多少个4字节。4个比特位[0000 -1111]最大是15再乘以4个字节单位一共能表示60个字节。报头长度 固定长度20字节 选项。通过4位TCP报头长度就可以将一个完整报文的报头和有效载荷分离。 窗口大小通过read这样的接口是将用户级缓冲区的数据拷贝都系统级缓冲区中主机再将数据通过网络发送到目标主机其实网络的发送本质也是拷贝。那么如果数据一直发对方没有来得及接收大量的数据打满了接收缓冲区导致数据丢包的问题这是一种不可靠的表现。TCP保证可靠性通过16位窗口大小来填写自己接收缓冲区的剩余空间告知对方进行流量控制。 窗口的大小如何告知对方 Client向Server发送数据Server收到报文会应答。应答也是基于TCP协议通信的必须是一个完整的TCP报文可以没有数据但至少是完整的报头窗口大小通过应答报文告知Client当然TCP会有**捎带应答Server也要发送数据捎带的将窗口大小告知对方数据应答**的机制有可能不会发送单独的应答报文。 序列号用来解决网络包乱序问题。 确认序列号表示确认序列号之前的数据已经全部收到下次发送请从确认序列号指定的数字开始发送。 序列号和确认序列号的理解 TCP为了提高效率不会串行化的传输数据而是Client发送一批数据给Server。那么Server无法得知报文的顺序而导致数据包乱序的问题而乱序本身就是一种不可靠的表现。所以通过序列号按序接收就能保证顺序问题。 Server对Client发送而来的数据序列号1响应确认序列号。表示确认序列号之前的数据已经全部收到什么意思呢如Server响应2001表示前面发送的2000个字节的数据都收到了所以允许1001应答报文丢失。确认序列号允许少量的应答报文丢失这里不携带数据如果是数据丢失会有重传的机制。 当然序列号的初始值是在建立连接时由计算机生成的随机数作为其初始值通过 SYN 包传给接收端主机每发送一次数据就「累加」一次该「数据字节数」的大小。 HTTP中会定义一个用户级的缓冲区想象成一个大数组。系列号会根据数组的下标来确定会更好理解。 6个标记位区分TCP报文的类型 TCP通信需要建立连接建立完成之后才是正常通信通信完毕后会断开连接。**不要扯什么无论是建立连接的报文、正常通信的报文、还是断开连接的报文都是一个完整的TCP报文**如何区分是哪种类型的报文呢这就可以根据报文中的标记位来区分。 SYN设为 1 时表示希望建立连接称为同步报文段并在其「序列号」的字段进行序列号初始值的设定 ACK设为 1 时「确认应答」的字段变为有效TCP 规定除了最初建立连接时的 SYN 包之外该位必须设置为 1 。 FIN 设为 1 时表示今后不会再有数据发送希望断开连接。 RST : 设为 1 时对方要求重新建立连接; 把携带RST标识的称为复位报文段 PSH设为 1 时提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走。 Client一直向服务器发送数据有可能服务器很繁忙没来得及读取接收缓存的内容PSH字段提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走但如果有一个极端应用程序就没有读取数据的方法那这不扯了吗要设计一个程序通信结果又不读取数据这像什么话啊 URG设为 1 时紧急指针有效 Server服务器负载过大无法处理Client发来的普通报文因为报文需要按序排队。但又想知道Server在处理什么工作可以在编码时设置MSG_OOB如1表示IO操作这样的属性然后将URG设置为1让这个报文的紧急字段指向的数据有效插队处理。 16位紧急指针字段表示紧急数据的首地址紧急数据不能太大一般是首地址往后的1个字节
3.TCP的三次握手和四次挥手
3.1.TCP的握手过程
这个地方参照的是小林哥的博客 一开始客户端和服务端都处于 CLOSE 状态。先是服务端主动监听某个端口处于 LISTEN 状态。客户端会随机初始化序号client_isn将此序号置于 TCP 首部的「序号」字段中同时把 SYN 标志位置为 1表示 SYN 报文。接着把第一个 SYN 报文发送给服务端表示向服务端发起连接该报文不包含应用层数据之后客户端处于 SYN-SENT 状态。服务端收到客户端的 SYN 报文后首先服务端也随机初始化自己的序号server_isn将此序号填入 TCP 首部的「序号」字段中其次把 TCP 首部的「确认应答号」字段填入 client_isn 1, 接着把 SYN 和 ACK 标志位置为 1。最后把该报文发给客户端该报文也不包含应用层数据之后服务端处于 SYN-RCVD 状态。客户端收到服务端报文后还要向服务端回应最后一个应答报文首先该应答报文 TCP 首部 ACK 标志位置为 1 其次「确认应答号」字段填入 server_isn 1 最后把报文发送给服务端这次报文可以携带客户到服务端的数据之后客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务端收到客户端的应答报文后也进入 ESTABLISHED 状态。 总结 任何一个网络协议都无法保证100%的可靠性TCP建立连接的时候最后一个ACK应答没有没有应答的如果有应答有应答那就衍生了鸡生蛋蛋生鸡的问题。但是三次握手能保证局部的可靠性。 为什么是三次握手不是两次四次 首要原因是为了防止旧的重复连接初始化造成混乱
客户端先发送了 SYNseq 90报文然后客户端宕机了而且这个 SYN 报文还被网络阻塞了服务端并没有收到接着客户端重启后又重新向服务端建立连接发送了 SYNseq 100报文注意不是重传 SYN重传的 SYN 的序列号是一样的
其实三次握手服务器最后才进入ESTABLISHED通过这样奇数次连接的方式如果建立过程中的报文丢失都可以将失败的成本嫁接到客户端。 另外三次握手保证了通信的全双工验证保证通信的局部可靠还有就是可以同步双方初始序列号等。
无论是一次还是两次客户端向服务端请求连接SYN到达服务器就立马ESTABLISHED状态服务器需要创建对应的内核数据结构维持连接有明显的SYN洪水的问题。
而为什么不是四次其实也可以是四次但是TCP有捎带应答的机制服务器向客户端发送SYN时捎带了ACK。说白了三次握手的最小次数的连接。
