传输层相关简述

TCP协议特性

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（超时重传）

9. 流量控制，滑动窗口

TCP报文格式

• 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）

端口号可以用于确认软件程序的是主机之间双向的，网路中大家承认的；pid号是系统自己分配给进程的。

• 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

TCP三次握手

tcp建立连接的过程称为三次握手

1.A发送SYN报文（Seq=x,SYN=1）

2.B发送SYN+ACK报文（Seq=y,ack=x+1,SYN=1,ACK=1）

3.A发送ACK报文(Seq=x+1,ack=y+1,ACK=1)

第一步，客户端向服务端发送信息段， 要请求建立连接，SYN值为1， 序号设为X，没有确认号。 第二步，服务端收到并返回新一段信息段， 告知对方收到了建立连接，并发送确认信息，SYN值为1，ACK值为1， 序号设为Y，确认号依照上一次收到信息段的可设为X+1。 第三步，客户端收到也返回一段信息， 返回确认状态，ACK值为1， 序号为X+1,确认号依照上一次收到的信息段可设为Y+1。

TCP四次挥手

断开连接的四次挥手

有限状态机（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

客户端关机前有等待时间，时常是信息传输过去的两倍长，确保服务器传过来的多个数据能全部收到

MSL——数据段最大生存期

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——有东西再传，不能直接断开

• 只有服务端的FIN——没东西传，直接关

• 基于服务端的ACK，又有FIN——前面是半断开状态，数据传完就断开

UDP协议是什么

1. 工作在传输层

2. 提供不可靠的网络访问

3. 非面向连接协议

4. 有限的错误检查

5. 传输性能高

6. 无数据恢复特性

UDP报文的首部格式

UDP长度：用来指出UDP的总长度，为首部加上数据。

校验和：用来完成对UDP数据的差错校验，它是UDP唯一的可靠机制。

常见的协议与端口

端口号有三类：

1. 规定好的知名端口号（0-1021 iana 80 http协议）

2. 系统随机分配（客户端去访问服务端，系统会自动随机分配一个端口号）

3. 人类自由使用（6379）

 题外话：动漫推荐

《我心里危险的东西》

青涩的同学情谊，单向的心理描写，cool~~~

https://zh.moegirl.org.cn/%E6%88%91%E5%BF%83%E9%87%8C%E5%8D%B1%E9%99%A9%E7%9A%84%E4%B8%9C%E8%A5%BF（来自，萌娘百科）

 交往也是面向连接的，如果双方无意，那就没有后续数据的传输了，故而，是面向连接的。

所第一步是要建立连接。而及时的回应心意正是对方想要的（SYN），因为不知道请求有没有收到（ACK）。