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传输层协议

时间:2023-07-16 16:35:21浏览次数:42  
标签:协议 ACK 报文 端口 TCP 传输层 连接

传输层协议

1,什么是传输层

传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一,主要负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机同时运行多个进程,因此运输层具有复用和分用功能。传输层在终端用户之间提供透明的数据传输,向上层提供可靠的数据传输服务。传输层在给定的链路上通过流量控制、分段/重组和差错控制来保证数据传输的可靠性。传输层的一些协议是面向链接的,这就意味着传输层能保持对分段的跟踪,并且重传那些失败的分段。

2,TCP/IP和OSI模型的比较

TCP/IP四层模型

OSI七层模型

  • 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

 

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

 

3,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

 

tcp要先建立连接,

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

A pid 1 qq B pid 1 陌陌

 

端口号作用: 确定进程 qq,(确定系统上某一应用程序)

tcp 面向连接, 在我真正 传输数据之前 先要打通传输数据的通道,A和B 要先建立连接

控制位:决定 A和 B 的连接 目前处于什么状态

ACK 只有当ACK=1时,前面的确认号字段才有效 FIN 断开连接 SYN 请求来连接

tcp A 和 B 目前处于什么状态???

A 想 和 B 请求建立连接 状态 syn=1 同步位

A 和 B 已经建立连接状态 ACK=1

A 和 B 已经断开连接 fin=1

 

image-20230716150613904

 

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

windows:
tasklist
#查看所有进程
tasklist |findstr wemeet
#查找相关进程
netstat -no |findstr 端口号
#查看实际占用端口

传输层通过port号,确定应用层协议,范围0-65535

IANA互联网数字分配机构负责域名,数字资源,协议分配 端口,IP
0-1023:系统端口或特权端口(仅管理员可用) ,众所周知,永久的分配给固定的系统应用使用,22/tcp(ssh), 80/tcp(http), 443/tcp(https)



1024-49151:用户端口或注册端口,但要求并不严格,分配给程序注册为某应用使用,1433/tcp(SqlServer),1521/tcp(oracle),3306/tcp(mysql),11211/tcp/udp (memcached)


49152-65535:动态或私有端口,客户端随机使用端口,范围定义:/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
linux 32768 60999



你打开一个游戏   系统会分配给你一个端口号
认为设置
1024-49151 ~
系统自动分配  



49152-65535
linux系统自动分配端口范围   32768~60999   去访问服务器

tcp3次握手

1,三次握手流程图

image-20230709191218635

2,三握手过程

当pc1想和pc2建立起连接时 pc1将连接信息写入报文

2.1,报文的序号(seq=x)

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 )

2.2,当pc2 收到消息以后,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

2.3,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

 

 

tcp是面向连接的,就是说每次发送数据之前都要和对方建立一条可靠的连接,这个建立连接的过程分为3个步骤,就叫做三次握手

当客户端向服务器发送请求连接的报文时: Seq序列号=x(x为随机) SYN=1(表示发送连接请求)

服务器端收到客户端发来的请求报文后,同意建立连接,则向客户端发送确认报文: 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)

客户端进程收到服务端进程的确认后,还要向服务端给出确认,然后连接成功建立: 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)

 

image-20230716155938766

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

 

UDP协议

UDP特性

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

image-20230716160711447

telnet 协议

 

Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员,是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序,用它连接到服务器终端使用者可以在telnet程序中输入命令,这些命令会在服务器上运行,就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制服务器。要开始一个telnet会话,必须输入用户名和密码来登录服务器。Telnet是常用的远程控制Web服务器的方法。

image-20230716161341249

 

 

wireshark

 

  1. 选择捕获接口。一般都是选择连接到Internet网络的接口,这样才可以捕获到与网络相关的数据。否则,捕获到的其它数据对自己也没有任何帮助。一般是

  2. 使用捕获过滤器。通过设置捕获过滤器,可以避免产生过大的捕获数据。这样用户在分析数据时,也不会受其它数据干扰。而且,还可以为用户节约大量的时间。

  3. 使用显示过滤器。通常使用捕获过滤器过滤后的数据,往往还是很复杂。为了使过滤的数据包再更细致,此时使用显示过滤器进行过滤。<

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