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传输层协议

时间:2022-09-06 14:57:50浏览次数:65  
标签:协议 IP 报文 TCP 发送 传输层 连接

一、TCP/IP协议栈

1、TCP/IP介绍

2、TCP/IP

3、TCP/IP通信过程

4、TCP/IP和OSI模型的比较

二、TCP和UDP

1、TCP和UDP

2、TCP协议格式

3、TCP3次握手

4、有限状态机

5、TCP超时重传

三、总结

1、当pc1想和pc2建立起连接 将 连接信息写入报文

2、控制位六种状态

一、TCP/IP协议栈

1、TCP/IP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。

协议结构

Transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制协议/因特网互联协议

TCP/IP是一个Protocol Stack,包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP等许多协议

最早发源于1969年美国国防部(缩写为DoD)的因特网的前身ARPA网络项目,1983年1月1日,TCP/IP取代了旧的网络控制协议NCP,成为今天的互联网和局域网的基石和标准,由互联网工程任务组负责维护国防高级研究计划局DARPA与BBN技术公司、斯坦福大学和伦敦大学学院签约,在多个硬件平台上开发协议的操作版本。 在协议开发过程中,数据包路由层的版本号从版本 1 进展到版本 4,后者于 1983 年安装在 ARPANET 中。它被称为互联网协议版本4(IPv4)作为协议,仍在互联网使用,连同其目前的继承,互联网协议版本6(IPv6)。

2、TCP/IP

共定义了四层,和 OSI参考模型的分层有对应关系

 

3、TCP/IP通信过程

 

4、TCP/IP和OSI模型的比较

相同点

  • 两者都是以协议栈的概念为基础
  • 协议栈中的协议彼此相互独立
  • 下层对上层提供服务

不同点

  • OSI是先有模型;TCP/IP是先有协议,后有模型
  • 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、
  • 层次数量不同

二、TCP和UDP

1、TCP和UDP

面向连接网络协议:是指通信双方之间在进行通信之前要先建立连接。比如打电话,双方通话前需要先建立连接。等数据发送结束后,双方再断开连接。

无连接网络协议,是指通信双方不需要事先建立一条通信线路,而是把每个带有目的地址的包送到网络线路上,由系统自主选定路线进行传输。比如QQ发送信息。

TCP面向连接的协议:TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议。TCP提供全双工服务,即数据可在同一时间双向传输,每一个TCP都有发送缓存和接收缓存,用来临时存储数据。

UDP协议是无连接、不保证可靠性的传输层协议。发送端不关心发送的数据是否到达目标主机、数据是否出错等,收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据,它的可靠性由上层协议来保障。传输数据速度更快,效率更高

TCP特性

UDP特性

工作在传输层

工作在传输层

面向连接协议

提供不可靠的网络协议

全双工协议

非面向连接协议

半关闭

有限的的错误检查

错误检查

传输性能高

将数据打包成段,排序

无数据恢复特性

确认机制

 

数据恢复,重传

 

流量控制,滑动窗口

 

2、TCP协议格式

源端口号(16)

目标端口号(16)

序号(32)

确认号(32)

首部长度(4)

保留(6)

U

R

G

A

C

K

P

S

H

R

S

T

S

Y

N

F

I

N

窗口大小(16)

校验和(16)

紧急指针(16)

选项

  • 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

3、TCP3次握手

4、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 (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

客户端先发送一个FIN给服务端,自己进入FIN_WAIT_1状态,这时等待接收服务端报文,该报文会有三种可能:

  • 只有服务端的ACK

  • 只有服务端的FIN

  • 基于服务端的ACK,又有FIN

5、TCP超时重传

异常网络状况下(开始出现超时或丢包),TCP控制数据传输以保证其承诺的可靠服务

TCP服务必须能够重传超时时间内未收到确认的TCP报文段。为此,TCP模块为每个TCP报文段都维护一

个重传定时器,该定时器在TCP报文段第一次被发送时启动。如果超时时间内未收到接收方的应答,

TCP模块将重传TCP报文段并重置定时器。至于下次重传的超时时间如何选择,以及最多执行多少次重

传,就是TCP的重传策略

三、总结

1、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)

  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)

  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 pc2 同意建立连接

第三步:收到 pc2 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

2、控制位六种状态

  • URG(紧急位):是否包含紧急数据
  • ACK(确认位):已经(建立)连接
  • PSH(急切位):是否前面确认号字段是否有效
  • RST(重置位):重新建立连接
  • SYN(同步位):请求连接
  • FIN(断开位):断开连接

 

 

标签:协议,IP,报文,TCP,发送,传输层,连接
From: https://www.cnblogs.com/mcl0914/p/16661766.html

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