TCP IP协议

Posted 2021-02-14 jokidd

TCP/IP协议族

TCP/IP是internet最基本的协议，整个协议族是由很多个协议共同组成的。TCP协议负责数据的准确性和完整性，在发现传输数据过程中出现问题，可以要求重新传输，保证能够完整并正确的发送到目的地。IP则是给internet的每一台联网的设备规定一个IP协议地址。

TCP/IP协议族的分层

大体是分为4个层：应用层，传输层，网络层，链路层。在OSI标准中又被分为7层：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。本篇主要讲解的是4层的介绍。

下图是4层架构的示意图：

应用层：我们常说的http协议是属于应用层的一个协议，应用层的协议还有FTP（File Transfer Protocol：文件传输协议），还有DNS（Domain Name System：域名解析系统）。 http协议是通过tcp/ip通信协议来传输数据的，由请求和响应构成，是一个典型的客户端模型。

传输层：tcp和udp协议主要在该层进行工作，应用层会将数据交付给该层进行数据传输。TCP（Transmission Control Protocol：传输控制协议）是点对点的、提供可靠的数据传输服务，相对于UDP来说开销大，传输速度较慢。 UDP（User Datagram Protocol：用户数据报协议）是一个简单的面向数据报的协议。是不可靠的数据传输，他只会把应用层的数据发送到指定的目的地，不关心目的地是否能收到数据，不保留数据备份。

网络层：IP协议位于该层。该层负责在众多网络线路选择一条线路，一般是需要IP地址和MAC地址的支持。

链路层：用来处理网络连接的硬件设备，一般是指网卡之类的以及光纤电缆都属于改层的范畴。

借用<图鉴http>一图：

TCP和UDP

UDP的优缺点。

优点:传输速度快。缺点：不可靠，不稳定。
之所以不可靠不稳定，是因为UDP是不需要建立连接就可以发送数据的，没有阻塞机制，宁愿丢失数据也不造成延迟。UDP支持一对一，多对多，一对多，多对一的通信。

TCP的优缺点。

优点：可靠稳定。
缺点：速度较慢。
TCP提供可靠的传输，不会丢包，不重复发送且按顺序。
TCP是点对点的连接，一个TCP连接只能连接两个端点。

两者的区别：UDP不建立连接，会丢包，会乱序。TCP会进行三次握手建立连接通信，不丢包，保证有序。

TCP的三次握手：

一些关于信号标志和确认号的标注：

seq:本报文段数据的第一个字节的序号

ack:确认号——期望收到对方下个报文段的第一个数据字节的序号

SYN：请求同步标志——用于建立和释放连接，当SYN=1时，表示建立连接。

ACK：确认标志——仅当 ACK=1时确认号字段才有效。建立 TCP 连接后，所有报文段都必须把 ACK 字段置为 1。

FIN：结束标志——用于释放连接，当 FIN=1，表明发送方已经发送完毕，要求释放TCP连接。

流程：

1.第一次握手，客户端给服务端发送请求包SYN=1(seq=x),序号为seq=x。

2.第二次握手，服务端接收到请求包后，将客户端的请求包SYN=1放入到自己的未连接队列中，然后给客户端发送两个包：①发送ACK=1(ack=x+1)的确认信号；②询问请求连接请求SYN=1（seq=y）服务端的请求包，询问客户端是否准备好建立连接

3.第三次握手，客户端接收到服务端发来的请求包，同意建立连接，给服务端返回ACK=1（ack=y+1）。 至此，三次握手流程完毕，客户端与服务端建立起连接可以进行请求通讯了。

为什么需要三次握手？

三次握手可以确认一次点多点的连接。避免连接请求的数据包丢失，假设在连接中，客户端由于网络不稳定原因出现丢包，服务端可以通过seq=x这个序列号，能够确认客户端请求到第几个包，告知客户端从seq=x这个包发送给我，之前的不用发送了，服务端有记录了。

为什么不是两次或者四次呢？

两次显然不够，服务端给客户端回复了准备好了可以通信，如果客户端不回应，服务端是不知道客户端是否能收到，如果这时建立连接，服务端先发信息的话，那客户端都收不到信息了，会出现资源浪费这样的问题。

四次就造成浪费，因为三次已经能保证双方都能确认接收到信息，可以建立连接。

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