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初识TCP/IP

zibianqu 2022-01-16 阅读 76
tcp/ip网络

TCP(Transmission Control Protocol)/IP(/Internet Protocol)

传输控制层:

        面向连接TCP、无连接UDP。
        运行在计算机上的进程使用进程标识符PID来标志。
        为了使不同系统的计算机应用程序能网络通信,必须使用统一的方法对TCP/IP体系的应用进程进行标识。

TCP/IP体系的运输层使用端口号来区分应用层的不同应用进程
    端口号使用16比特表示,取值0~65535,为各种熟知应用保留的端口号范围是0~1023。

UDP和TCP的对比
        用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)
        传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
        1.UDP是面向应用报文的,TCP是面向字节流的;
        2.UDP向上层提供无连接不可靠传输服务(IP电话、视频会议等),
        TCP向上层提供面向连接的可靠传输服务(文件传输);
        3.UDP用户数据报分为首部和数据部分,首部仅8字节即源端口、目的端口、长度、校验和,
        TCP报文段首部最小20字节,最大60字节。
小结:    

        UDP:无连接、支持一对一,一对多,多对一和多对多交互通信、对应用层交付的报文直接打包、尽最    大努力交付,也就是不可靠;不使用流量控制和拥塞控制、首部开销小,仅8字节。
        TCP:面向连接、每一条TCP连接只能有两个端点EP,只能是一对一通信、面向字节流、可靠传输,使    用流量控制和拥塞控制、首部最小20字节,最大60字节。 

TCP的流量控制
    流量控制(flow control):让发送方的发送速率不要太快,让接收方来得及接收。    
    利用滑动窗口机制在TCP连接上实现对发送方的流量控制
    TCP发送方的发送窗口=min[自身拥塞窗口,TCP接收方的接收窗口]
    TCP接收方利用自己的接收窗口的大小来限制发送方发送窗口的大小
    TCP发送方收到接收方的零窗口通知后,应启动持续计时器。持续计时器超时后,向接收方发送零窗口     探测报文。

TCP的拥塞控制
        拥塞(congestion):对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络性能就要变坏。
        拥塞控制的四种算法:慢开始(slow-start)、拥塞避免(congestion avoidance)、快重传(faset     retransmit)、快恢复(fast recovery)。
        “慢开始”是指一开始向网络注入的报文段少,并不是指拥塞窗口cwnd增长速度满;
        “拥塞避免”并非指完全能够避免拥塞,而是指在拥塞避免阶段将拥塞窗口控制位按现行增长规律增长    ,使网络比较不容易出现拥塞。
        快重传,使发送方尽快进行重传,不是等超时重传计时器超时再重传。

TCP可靠传输的实现
    TCP基于以字节为单位的滑动窗口来实现可靠传输。

TCP    面向连接的,可靠的
        三次握手、数据传输、四次分手。

        三次握手  Client Server 建立连接
        1.syn;2.syn+ack;3.ack 网络通信是双向的
        建立连接后,双方开辟资源
        socket(资源的包装,接收、发送队列)套接字(插座插头)
        四元组:源ip+port(端口号) 目ip+port 绝对唯一的连接

        四次分手 断开连接 资源释放
        1.fin;2.fin+ack;3.fin;4.fin+ack
    
        建立连接后断网了:
        客户端和服务端是否可以感知对方连接的断开?不可以。
        内核有一个 keepalive(心跳)

运输层    运输层直接为应用进程间的逻辑通信提供服务
        如何为运行在不同主机上的应用程序提供直接的通信服务是运输层的任务,运输层协议又称为端到端协议。

采用三次握手而不是两次握手是否多余?
        不多余,这是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传到了TCP服务器,因而导致错误。
注意:
        1.TCP的标准规定SYN=1的报文段不能携带数据且消耗掉一个序号;
        2.TCP的标准规定,普通的确认报文若不携带数据则不消耗序号。

TCP报文段的首部格式:
        源端口:占16比特,写入源端口号,用来表示发送该TCP报文段的应用程序。
        目的端口:占16比特,写入目的端口号,用来标识接收该TCP报文段的应用进程。
        序号:占32比特,指出本TCP报文段数据载荷的第一个字节的序号。
        确认号:指出期望收到对方下一个TCP报文段的数据载荷的第一个字节的序号,同时也是对之前收到的        所有数据的确认。若确认号=n,则表明到序号n-1为止的所有数据都已正确接收,期望接收序号为n的数    据。
        确认标志位ACK:取值为1时确认好字段有效;0即字段无效。
        TCP规定,在连接建立后所有传送的TCP报文都必须把ACK置1。
        数据偏移:用来指出TCP报文段的数据载荷部分的起始处距离TCP报文段的起始处有多远。这个字段实    际上指出了TCP报文段的首部长度。
        窗口:占16比特,以字节为单位。指出发送本报文段的一方的接收窗口。窗口值作为接收方让发送方设    置其发送窗口的依据。这是以接收方的接收能力来控制发送方的发送能力,成为流量控制。
        同步标志位SYN:在TCP连接建立时用来同步序号。
        终止标志位FIN:用来释放TCP连接。
    
IP地址(网络层):
        数据包转发过程中IP地址与MAC地址的变化情况:
        数据包转发过程中源IP地址和目的IP地址保持不变;
        数据包转发过程中源MAC地址和目的MAC地址逐个链路(或逐个网络)改变。
        一个单独的网络,不接入因特网,可以只使用MAC地址;若要接入因特网,则IP地址和MAC地址都需    要使用。
        IP数据包的发送和转发包含两部分:主机发送IP数据报、路由器转发IP数据报。
    
        中继器和集线器工作在物理层,既不隔离冲突域也不隔离广播域。
        网桥和交换机(多端口网桥)工作在数据链路层,可以隔离冲突域,不能隔离广播域。
        路由器工作在网络层,既隔离冲突域,也隔离广播域。
        IP路由器工作在TCP/IP体系结构的网际层(或称IP层),TCP/IP体系结构的网际层并不负责可靠传输,    也就是不能确保传输的IP分组不丢失。
        IP路由器对收到的IP分组头进行差错校验,当发现错误时会丢弃该IP分组并向源主机发送ICMP差错报告    报文(类型为参数错误)。
        DHCP服务器不具备路由器的功能,无法将IP分组转发到Internet。

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