網(wǎng)絡(luò)層TCP/IP基礎(chǔ)

TCP協(xié)議

1.png

三次握手過程詳細(xì)說明:

  1. 客戶端發(fā)送建立TCP連接的請求報文昔字,其中報文中包含seq序列號灿意,是由發(fā)送端隨機(jī)生成的痰洒,并且將報文中的SYN字段置為1友存,表示需要建立TCP連接子檀。(SYN=1镊掖,seq=x,x為隨機(jī)生成數(shù)值)褂痰;
  2. 服務(wù)端回復(fù)客戶端發(fā)送的TCP連接請求報文亩进,其中包含seq序列號,是由回復(fù)端隨機(jī)生成的缩歪,并且將SYN置為1归薛,而且會產(chǎn)生ACK字段,ACK字段數(shù)值是在客戶端發(fā)送過來的序列號seq的基礎(chǔ)上加1進(jìn)行回復(fù)匪蝙,以便客戶端收到信息時主籍,知曉自己的TCP建立請求已得到驗證。(SYN=1骗污,ACK=x+1崇猫,seq=y,y為隨機(jī)生成數(shù)值)這里的ack加1可以理解為是確認(rèn)和誰建立連接需忿;
  3. 客戶端收到服務(wù)端發(fā)送的TCP建立驗證請求后诅炉,會使自己的序列號加1表示蜡歹,并且再次回復(fù)ACK驗證請求,在服務(wù)端發(fā)過來的seq上加1進(jìn)行回復(fù)涕烧。(SYN=1月而,ACK=y+1,seq=x+1)议纯。

四次揮手過程詳細(xì)說明:

  1. 客戶端發(fā)送斷開TCP連接請求的報文父款,其中報文中包含seq序列號,是由發(fā)送端隨機(jī)生成的瞻凤,并且還將報文中的FIN字段置為1憨攒,表示需要斷開TCP連接。(FIN=1阀参,seq=x肝集,x由客戶端隨機(jī)生成);
  2. 服務(wù)端會回復(fù)客戶端發(fā)送的TCP斷開請求報文蛛壳,其包含seq序列號杏瞻,是由回復(fù)端隨機(jī)生成的,而且會產(chǎn)生ACK字段衙荐,ACK字段數(shù)值是在客戶端發(fā)過來的seq序列號基礎(chǔ)上加1進(jìn)行回復(fù)捞挥,以便客戶端收到信息時,知曉自己的TCP斷開請求已經(jīng)得到驗證忧吟。(FIN=1砌函,ACK=x+1,seq=y瀑罗,y由服務(wù)端隨機(jī)生成)胸嘴;
  3. 服務(wù)端在回復(fù)完客戶端的TCP斷開請求后雏掠,不會馬上進(jìn)行TCP連接的斷開斩祭,服務(wù)端會先確保斷開前,所有傳輸?shù)紸的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)傳輸完畢乡话,一旦確認(rèn)傳輸數(shù)據(jù)完畢摧玫,就會將回復(fù)報文的FIN字段置1,并且產(chǎn)生隨機(jī)seq序列號绑青。(FIN=1诬像,ACK=x+1,seq=z闸婴,z由服務(wù)端隨機(jī)生成)坏挠;
  4. 客戶端收到服務(wù)端的TCP斷開請求后,會回復(fù)服務(wù)端的斷開請求邪乍,包含隨機(jī)生成的seq字段和ACK字段降狠,ACK字段會在服務(wù)端的TCP斷開請求的seq基礎(chǔ)上加1对竣,從而完成服務(wù)端請求的驗證回復(fù)。(FIN=1榜配,ACK=z+1否纬,seq=h,h為客戶端隨機(jī)生成)

為什么不是二次握手

二次握手會發(fā)現(xiàn)如下兩種錯誤方式

2.png

為什么客戶端發(fā)出第四次揮手的確認(rèn)報文后要等2MSL的時間才能釋放TCP連接蛋褥?即為什么客戶端在TIME-WAIT階段要等2MSL临燃?

MSL 指的是 Maximum Segment Lifetime:一段 TCP 報文在傳輸過程中的最大生命周期。
2MSL 即是服務(wù)器端發(fā)出為 FIN 報文和客戶端發(fā)出的 ACK 確認(rèn)報文所能保持有效的最大時長烙心。
這里同樣是要考慮丟包的問題膜廊,如果第四次揮手的報文丟失,服務(wù)端沒收到確認(rèn)ack報文就會重發(fā)第三次揮手的報文淫茵,這樣報文一去一回最長時間就是2MSL溃论,所以需要等這么長時間來確認(rèn)服務(wù)端確實已經(jīng)收到了。

4.png

為什么不是三次揮手痘昌?

原因有二:
1钥勋、保證 TCP 協(xié)議的全雙工連接能夠可靠關(guān)閉
2、保證這次連接的重復(fù)數(shù)據(jù)段從網(wǎng)絡(luò)中消失
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第一點:如果主機(jī)1直接CLOSED了辆苔,那么由于IP協(xié)議的不可靠性或者是其它網(wǎng)絡(luò)原因算灸,導(dǎo)致主機(jī)2沒有收到主機(jī)1最后回復(fù)的ACK。那么主機(jī)2就會在超時之后繼續(xù)發(fā)送FIN驻啤,此時由于主機(jī)1已經(jīng)CLOSED了菲驴,就找不到與重發(fā)的FIN對應(yīng)的連接。所以骑冗,主機(jī)1不是直接進(jìn)入CLOSED赊瞬,而是要保持TIME_WAIT,當(dāng)再次收到FIN的時候贼涩,能夠保證對方收到ACK巧涧,最后正確的關(guān)閉連接。
第二點:如果主機(jī)1直接CLOSED遥倦,然后又再向主機(jī)2發(fā)起一個新連接谤绳,我們不能保證這個新連接與剛關(guān)閉的連接的端口號是不同的。也就是說有可能新連接和老連接的端口號是相同的袒哥。一般來說不會發(fā)生什么問題缩筛,但是還是有特殊情況出現(xiàn):假設(shè)新連接和已經(jīng)關(guān)閉的老連接端口號是一樣的,如果前一次連接的某些數(shù)據(jù)仍然滯留在網(wǎng)絡(luò)中堡称,這些延遲數(shù)據(jù)在建立新連接之后才到達(dá)主機(jī)2瞎抛,由于新連接和老連接的端口號是一樣的,TCP協(xié)議就認(rèn)為那個延遲的數(shù)據(jù)是屬于新連接的却紧,這樣就和真正的新連接的數(shù)據(jù)包發(fā)生混淆了桐臊。所以TCP連接還要在TIME_WAIT狀態(tài)等待2倍MSL钞艇,這樣可以保證本次連接的所有數(shù)據(jù)都從網(wǎng)絡(luò)中消失。

UDP 協(xié)議

UDP是無連接傳輸協(xié)議豪硅,無連接指的是UDP發(fā)送端和接收端之間沒有握手哩照,每個UDP報文段都會被單獨處理。
對于TCP協(xié)議懒浮,客戶端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)飘弧,只要服務(wù)端的這個函數(shù)的緩沖區(qū)足夠大,會一次性接收過來砚著,即客戶端是分好幾次發(fā)過來次伶,是有邊界的,而服務(wù)端卻一次性接收過來稽穆,所以證明是無邊界的冠王;
而對于UDP協(xié)議,客戶端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)舌镶,即使服務(wù)端的這個函數(shù)的緩沖區(qū)足夠大柱彻,也只會一次一次的接收,發(fā)送多少次接收多少次餐胀,即客戶端分幾次發(fā)送過來哟楷,服務(wù)端就必須按幾次接收,從而證明否灾,這種UDP的通訊模式是有邊界的卖擅。

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