1.傳輸層
傳輸層概述:
傳輸層是管理端到端的通信連接,

傳輸層之間的通信其實是行程與行程之間的通信,使用埠來標記不同的網路行程,

2.傳輸層協議
傳輸層主要有兩種協議:TCP和UDP協議,

TCP與UDP涵蓋的重點內容:

3.UDP協議詳解
UDP(User Datagram Protocol):用戶資料報協議
UDP對于應用層給到的資料(資料報Datagram)不合并、不拆分,資料長度是多長就接收處理多長的資料——相當于對資料報不做任何地處理,
UDP在IP資料報中的位置如下:

UDP協議的特點:
①UDP是無連接的協議;
②UDP在進行通訊的時候并不需要提前地建立連接;
③UDP不能保證可靠的交付資料(想發就發,無法保證資料在網路中是否丟失);
④UDP是面向報文傳輸的(不做任何處理);
⑤UDP沒有擁塞控制——不會感知網路是否擁塞,都會盡量把資料交付出去;
⑥UDP的首部開銷很小——首部相對于TCP來說
4.TCP協議詳解
TCP(Transmission Control Protocol:傳輸控制協議),TCP協議是計算機網路中非常復雜的一個協議,
TCP在IP資料報中的位置如下:

TCP協議的特點:
①TCP是面向連接的協議;
②TCP的一個連接有兩端(點對點的通信);
③TCP提供可靠的傳輸服務;
④TCP協議提供全雙工的通信;(打電話時可以同時在電話里面對話);
⑤TCP是面向位元組流的協議;(可以取出資料里面的某一段來進行傳輸,可對用戶的資料塊進行合并和分拆)

TCP協議的首部:

4.1.TCP的標記

4.2.停止等待協議
①發送的訊息在路上丟失了;
②確認的訊息在路上丟失了;
③確認的訊息很久才到;
這三種情況基于TCP/IP可靠傳輸都要進行超時重傳的機制,
優缺點:
停止等待協議是最簡單的可靠傳輸協議;
停止等待協議對信道的利用效率不高,
4.3.連續ARQ協議
ARQ(Automatic Repeat reQuest:自動重傳請求)
這個協議可以大幅度提供對信道的利用率,


4.4.TCP協議的可靠傳輸
TCP的可靠傳輸基于連續ARQ協議;
TCP的滑動視窗以位元組為單位
4.5.TCP協議的擁塞控制

流量控制考慮點對點的通信量的控制;
擁塞控制考慮整個網路,是全域性的考慮
程序中主要運用到的演算法:慢啟動演算法、擁塞避免演算法,
5.TCP連接的三次握手
首先我們來看下TCP中的六種TCP標記:

重點關注ACK、SYN、FIN三種標記:

①發送方需要主動地和接收方建立起第一次連接,因此發送方會發出第一次報文,這時SYN是為1的,它表示的是這是一個連接請求的報文,并且在這個報文里面還會同步自己的序列號(假設seq=x),這是三次握手的第一次握手;

②接收方在接收到這個報文的時候,它也會被動地去打開這個TCP連接,同時也會發出一個報文,這個報文是第二次握手,對于第二個報文它有這些關鍵資訊,首先是SYN標記,SYN=1表示是連接請求的意思,ACK=1表示對序列號的確認,ack=x+1表示期望收到x+1序列號的值,同時這個報文也會攜帶當前自己的序列號seq=y,總的這是第二次握手所攜帶的資訊;

③那么在發送方接受到接受方發送的訊息之后呢,它也會進行一個回應,這個回應我們稱之為三次握手里面的第三次握手,這個報文也會有一些關鍵資訊,首先他有一個ACK=1表示說這個確認報文是有用的,ack=y+1表示我期望收到你的序號為y+1的這個資料,并且也會同步自己的一個序列號為x+1,表示說當前我發送的資料的序列號是x+1,這個就是第三次握手資料報的一些關鍵的內容,通過這三次握手,雙方的TCP連接就建立起來了:

④三次握手時間軸中不同的時間點也會有不同的狀態:
首先對于在接收方在沒有接受到資料之前,是一直處于監聽的狀態(Listen狀態);
對于發送方在第一個報文發送以及收到第一個報文的時間之間是屬于同步已發送狀態(SYNC-SENT),即發送方已經把這個SYN發送出去了并且等待對方的SYN資訊,這時狀態是屬于這個同步已發送的狀態;
從接收方發出第一個報文到接收到第二個報文呢,是屬于同步已接收的狀態,表示說發送方所發送給我的這個SYN資訊我已經收到了;
對于發送方來說,在同步已發送之后就是建立連接的狀態了,對于發送方來說只要第二次握手成功之后呢,發送方就建立起這個連接了,但是對于接收方來說,只有接收到第三次握手的資料報之后呢才是建立連接的狀態,總的如下圖所示,可以看出雙方對于建立連接的時間是不一樣的,發送方只要在第二次握手之后就變成建立連接的狀態了,但是對于接收方來說只能在第三次握手成功之后呢,它才變成建立連接的狀態,只有在雙方都建立起連接之后呢,
才可以進行資料的傳輸,

5.1.為什么發送方要發出第三個確認報文?
TCP的連接需要進行三次握手,兩次握手為什么不行呢?
結論是:

對于發送方如果說要建立起這個連接的話,首先會發出一個請求報文,也就是第一次握手,假設第一次握手在網路中傳輸了很久才到達接收方,因為傳輸了很久,所以發送方很久都沒有接收到確認訊息,那么發送方就認為這個報文已經超時了,所以發送方會發送第二次同樣的報文,假設第二次很快就到達了對方,接收方在接收到這個請求報文呢,就會進行回應并且建立起雙方的連接,對于第一次請求的連接報文就是一個失效的請求報文,因為它的功能已經被第二次請求完成了;

對于兩次握手就建立起連接的話,對于第二次回應的報文就建立起連接了,而對于第一次發送的請求,失效的請求也會建立起這個連接,這樣會導致同樣的請求發送了兩次,就會建立兩次TCP連接的情況,這個情況是錯誤的,兩次握手會引發這個錯誤:

而三次握手的話,確認會首先到達發送方,發送方會再發送一個報文表示確認第三次握手,而第三次握手才建立起這個連接的話,就建立好連接了,而比較慢到達接收方的報文,接收方也會回復一條報文給發送方表示確認,但是發送方已經進行了第三次握手了,因此發送方對于第二次的確認訊息呢,它會忽略掉,并不會進行任何操作,后面接收方到達的這個確認發送方就不會進行第三次握手了,這樣就避免了兩次握手會引發的這個錯誤(建立兩次連接)

6.TCP連接的四次揮手
TCP連接的釋放又叫做TCP連接的四次揮手,
在雙方連接正常的情況下,可以一直進行資料的傳輸的,假設資料傳輸已經完成了,那么這個發送與接收方就可能進行連接的釋放,假設發送方需要主動地進行連接的釋放,那么首先會發送一個特殊的報文,FIN=1表示我需要釋放這個連接,這個就稱之為第一次揮手;發送方在發送了這條報文之后就進入了FIN-WAIT-1(連接結束的第一個等待的狀態)

接收方在接收到這個報文之后呢,就知道對方要結束這個連接了,因此它也會發送一條報文進行確認,這里面確認的是你發送給我的這條報文我已經確認收到了,并且我已經對你的訊息進行了一個確認,這個報文就是第二次揮手,這個是由接收方所發送出來的,而發送方在接收到這個報文之后就進入了斷開連接的第二個等待狀態,而對于接收方來說,只要第二次報文發出去之后呢,就進入了關閉等待的狀態,(這時接收方還可以進行資料的發送)

等到接收方資料發送完成之后,還會發送一條新的報文,攜帶FIN=1的標記,表示說我也可以進行連接的釋放了,并且還會攜帶一個ack,重復對第一個報文進行確認,這個是屬于第三次揮手,

那么發送方在接收到第三次報文(三次揮手)之后呢,又會發送一個報文表示連接釋放的信號已經收到了,現在我們可以一起把這個連接釋放掉吧,這個就是第四次揮手報文的意思,對于接收方來說,從第三次報文到第四次報文的狀態時最后確認的狀態,這是為了確認發送方已經收到了這個連接釋放的報文的,這個狀態稱為是最后確認的狀態(LAST-ACK),而對于發送方來說會進入一個等待計時器(TIME-WAIT)的狀態,它會等待一段時間,確保這段時間內沒有出現任何問題,然后才進入關閉的狀態,這個就是四次揮手的這個程序;

6.1等待計時器

等待計時器的功能:


7.套接字與套接字編程
對于IP與埠的組合有一個好聽的名字去代表它們,這個就稱為套接字,也叫作Socket,


TCP是由兩端進行連接的,通過兩端可以唯一的確定一個套接字,通過兩個IP:Port可以確定一個TCP的連接:

套接字編程針對于客戶端與服務端:

客戶端與服務器端連接的程序:

7.1.Socket編程示例


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