第5章-TCP和UDP基本原理

1. TCP/IP传输层的作用

2. TCP基本原理

2.1. TCP头格式

2.2. TCP的三次握手

2.3. TCP的四次挥手

2.4. TCP的窗口滑动机制

3. UDP基本原理

4. TCP和UDP的比较

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1. TCP/IP传输层的作用

????????1、定义：为主机：提供端到端的连接；为网络层：提供TCP和UDP服务；

????????2、作用：

????????提供面向连接或无连接的服务；

????????维护连接状态；

????????对应用层数据进行分段和封装；

????????实现多路复用；

????????可靠地传输数据；

????????3、TCP和UDP的区别

????????TCP(Transmission Control Protocol)：面向连接；"流式传输"

????????UDP(User Datagram Protocol)：无连接，不可靠；

????????对方在吗？对方收到了吗？对方收到的信息正确的吗？

2. TCP基本原理

2.1. TCP头格式

????????Source Port | Destination Port

????????源端口、目的端口；

????????端口：每个应用程序进出网络都需要经过一个唯一端口，通过端口来识别数据交由哪个应用程序处理；

????????服务端：固定端口号0~1023；客户端：1024以上随机端口；

????????命令：netstat -a

????????Sequence Number | Acknowledgement Number

????????Sequence Number 序列号

????????Acknowledgement Number 确认号

????????Data Offset | Reserved

????????Data Offset(数据偏移)：标识数据分段在完整数据中的位置，进行数据重组；

????????Reserved(保留位)：闲置；

????????Flags 标志位

????????URG(紧急指针字段标志)：紧急开关位，优先转发；(紧急指针)

????????ACK(确认字段标志):标识字节流；

????????PSH(推功能):直接提交缓存数据，在缓存区中立即结束上传给应用层；

????????RST(重置连接):无法正常连接，死机、断线；

????????SYN(协商位、同步序列号):确认号；

????????FIN(数据传送完毕):标识结束—四次挥手；

????????Window

????????窗口尺寸：滑动机制，用来通告本机的接收能力；

????????问题：丢包重传

????????Checksum | Options | Padding

????????Checksum：Hash校验

2.2. TCP的三次握手

????????1、工作机制

????????seq：序列号，随机产生；

????????ack：确认号；

????????① 主机A向主机B发送请求，第一个数据包，产生一个seq:a；(无ack)

????????② 主机B回应主机A，a. 确认收到，产生一个ack:a+1；b. 产生一个seq；

????????③ 主机A回应主机B，对该确认再做确，再产生序列号；ack:a+1; seq:b+1；

????????④ 主机B收到主机A的确认报文后，连接建立；

????????例子：两个人打招呼；

????????2、确认重传机制

????????若数据包检测有错误，利用确认号，让对方再发一次

????????3、现实应用场景

????????TCP不要求对每个段一对一地发送确认，接收端可以用一个ACK确认之前收到的所有数据。

2.3. TCP的四次挥手

????????FIN(Finish Segment)：结束段；

????????工作机制

????????① 主机A向主机B发送FIN，请求结束

????????② 主机B向主机A回应: a. ACK确认收到请求，b. FIN请求结束

????????③ 主机A向主机B回应ACK，确认结束

2.4. TCP的窗口滑动机制

????????目的：实现流量控制；

????????工作机制：使用大小可变的滑动窗口，定义窗口尺寸的通告；

3. UDP基本原理

????????1、功能：实现数据报模型的分组交换计算机网络通信而设计的；无连接、不可靠；

????????2、UDP的头格式

4. TCP和UDP的比较

????????1、TCP：

????????优点：传输可靠性高；

????????缺点：占用带宽高，传输延迟高；

????????应用场景：对数据完整性要求高，但对传输延迟要求低；

????????2、UDP：

????????优点：占用带宽低，传输延迟低；

????????缺点：没有任何可靠机制；

????????应用场景：对传输延迟要求高，但数据完整性要求低