TCP/IP 協議堆疊

TCP/IP 標準

• TCP/IP:Transmission Control Protocol/Internet Protocol 傳輸控制協議/因特網互聯協議

• TCP/IP是一個協議堆疊，由眾多的協議組成，TCP和ip是最重要的兩個協議，所以用來作為協議堆疊的名字，

• 最早的時候這個協議是在互聯網上面使用，局域網里面使用的最廣泛的是IPX、SPX協議，
  以太網作業在資料鏈路層和物理層

TCP/IP 分層

??TCP/IP定義了四層：網路介面層、互聯網層、傳輸層、應用層，簡化了OSI的分層

TCP/IP應用層

TCP/IP 作業邏輯

資料包發送的時候，需要添加每層的頭，對方收到之后再進行解封裝，

transport 層

傳輸層的功能由兩個協議實作：tcp和udp，可以實作可靠和快速通信，

TCP和UDP

tcp：

• 可靠性高、性能低、

• 面向連接、

• 有序列的

• 重傳、

• 半關閉（四次揮手）、

• 確認機制（發一個包就確認一個包）、

• 滑動視窗（根據網路情況控制資料包的發送，一次能處理多少資料包是變化的）、

• 擁塞控制，
  主要用于：郵件通信、檔案共享、下載

udp：

• 高性能、

• 可靠性差、

• 無序列的
  主要用于：語音、視頻通信

TCP：Transmission Control Protocol（傳輸控制協議）

TCP特性

??傳輸層協議、確認機制、全雙工、面向連接

TCP包頭結構

• 第一行：源埠、目標埠（各占16位）

• 第二行：序號，表示資料報文的編號（因為需要把檔案拆成小包來傳送，經過編號以后，目標設備接收到檔案后按順序進行組裝）

• 第三行：確認號，確認對方發過來的包已收，到

• 第四行：

資料偏移：表示頭的長度，
URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN：TCP的6個狀態標記位，重點：ACK、SYN、FIN
ACK：請求通信標記位
SYN：訊息確認標記位
FIN：分手的狀態標記位

一般源埠是隨機的，目標埠是約定俗稱的，
linux列出常用應用的埠號： cat /etc/service

TCP協議PORT

??通過Ip地址可以找到對應的設備，但是設備上的通信應用不止一個，為了區分指定的應用程式，所以采用埠號來區分，每個應用程式都有一個唯一的埠號（應用程式的唯一標識），
埠號范圍：0--65536
0-1023：是給重要的服務使用的，已經分配出去了的，其他埠隨意使用

范例：linux查看目前服務使用的埠

ss -ntl  #n:不決議服務名稱，已數字方式顯示埠號  t：tcp l:顯示本地打開的所有埠

范例：查看某個埠是那個應用程式在使用

方法一： ss -ntlp  #（p:顯示使用套接字的行程和行程標號）

方法二： lsof -i :埠號

TCP埠號通信程序

三次握手

面向連接的程序就叫做三次握手：

為什么需要三次握手，而不是兩次握手？

??因為計算機完整的一次通信是有去有回，所以能進得來還出得去，所以是三次握手，
對A：需要又去有回，B也同樣，

具體實作：（三步 A和B都需要有去有回）

A的通信：

1. 客戶端發送請求（去）：SYN標記為置為1（請求通信），其他為0，并且記錄當前包的序號（seq=x），
2. 服務器回應請求（回）：SYN=1（請求通信），ACK=1（確認客戶端發送過來的資訊），當前資料包編號（seq=y），ack=x+1（資料包的確認號，告訴對方我希望你下次發x+1，變相說明了收到了x這個編號的包）

B的通信：

3. 回：ACK=1，其他為0，seq=x+1（因為x上面已經發了，這次就發x+1），ack=y+1（說明了y包收到了，希望下次你發y+1）

狀態

客戶端：

• CLOSED：從斷開連接的狀態發起連接請求，發送請求以后無論對方是否收到，立即進入到SYN-SENT狀態，

• SYN-SENT：回應服務器的請求以后，從當前狀態立即進入到ESTAB狀態，

• ESTAB-LISHED:

服務器：

• CLOSED：斷開連接的狀態

• LISTEN：服務器端打開，監聽某個服務的埠，回復客戶端的請求以后，就從該狀態切換為RVCD狀態

• SYN-RCVD：收到了客戶端的請求后，也立即進去ESTAB狀態，

• ESTAB-LISHED：

四次揮手

建立簡介以后，狀態就變成了ESTAB這個狀態，

流程：（理想狀態）

1. 客戶端向服務器段發送分手請求（FIN=1，FIN是finsh的縮寫），并且發送當前資料包的編號（seq=u），

2. 對方收到以后立即回復確認資訊，ACK=1，seq=v，ack=u+1 -- 表示發送過來的分手請求已經收到了
   到目前位置只實作了客戶端不想和服務器通信了，但是服務器還是可以和客戶端通信的，（若資料還未發送完，就繼續把資料傳送完成）-- 資料單向傳輸

3. 當服務器決定好要和客戶端分手以后，服務器主動提出分手（FIN=1），ACK=1，seq=w，ack=u+1

4. 客戶端收到以后立即確認，ACK=1，seq=xx，ack=w+1（確認號）

狀態：

客戶端：

• ESTAB-LISHED：剛開始大家是建立連接的，需要斷開連接就發起分手請求，一旦發送了這個請求，就立刻進去WAIT-1這個狀態，

• FIN-WAIT-1：一旦收到服務器發送過來的請求，就進入WAIT-2這個狀態

• FIN-WAIT-2：收到服務器的分手請求，從當前狀態進入WAIT狀態，然后再發請求過去

• TIME-WAIT：發送確認請求以后，需要等待一段時間（因為網路復雜，為了確保服務器發送分手資料包之前的資料都能穩妥到達）才進入CLOSED狀態，

• CLOSED：

服務器：

• ESTAB-LISHED：收到客戶端發送的分手請求以后，立刻回應，就從當前狀態變成了CLOSED-WAIT狀態，

• CLOSED-WAIT：這邊沒什么資料要發了，就發送分手請求，然后進入了LST-ACK這個狀態，

• LAST-ACK：收到分手請求，進入斷開連接這個狀態，

• CLOSED：

范例：linux查看連接的狀態

#行程與套接字關系
√ 行程類似房子，套接字是行程的門，

√ 行程通過套接字在網路上發送和接收報文，

√ 發送行程：把報文推出門（套接字），

√ 傳送報文：通過下面網路把報文傳送到目的行程門口，

√ 接收行程：通過其門（套接字）接收報文，

ss -nta #-a:顯示所有套接字，套接字就是行程的介面

#linux的抓包工具：tcpdump
#windows的抓包工具：wireshark
#linux抓包工具的使用：
tcpdump -i 網卡名  -nn port 22    #-nn port 22：以數字的方式抓指定埠號的包

TCP重傳機制

丟包或者網路不通，它會自動一次一次地進行嘗試，

與TCP超時重傳相關的兩個內核引數；

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1 #指定TCP最少執行的重傳次數，默認值是 3
/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2 #指定TCP最多可以執行的重傳次數，默認值 15（一般對應13～30min）

UDP：User Datagram Protocol

UDP的特性：

可靠性差（沒有建立連接的程序）、性能高，
udp協議使用較少，只用語音視頻等使用udp協議，互聯網大部分應用使用的都是tcp協議

UDP包頭

??包頭組成比tcp的包頭更簡單，因為tcp和udp是獨立的兩個協議，所以就算tcp和udp同時使用一個相同的埠也是不會沖突的，

組成：

• 源埠：

• 目標埠：

• udp的長度：

• udp的校驗和：

• 資料部分：

標籤：Linux

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