传输协议的介绍

传输协议的介绍

传输层(Transport Layer)的主要功能是实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信。
网络层和数据链路层负责将数据送达目的端主机，而这个数据需要什么用户进程去处理，就需要传输层帮忙了。
传输层要决定对会话层用户(最终的网络用户)提供什么样的服务。因此，我们经常把1~3层的协议称为点到点的协议，而把4 ~7层的协议叫作端到端的协议。
由于绝大多数主机都支持多进程操作，机器上会同时有多个程序访问网络，这就意味着将有多条连接进出这台主机，需要以某种方式区别报文属于哪条连接，识别这些连接的信息可以放在传输层的报文头中,除了将几个报交流路复用到一条通道上，传输层还必须管理跨网连接的建立与拆除。这就需要某种命名机制，便机器内的进程能够说明其希望交谈的对象。

1.TCP协议介绍

TCP和UDP协议

TCP (Transmission Control Protocol )
传输控制协议
UDP(User Datagram Protocol )
用户数据报协议

TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议
TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输，每一个TCP都有发送缓存，用来临时储存数据。

TCP报文段
TCP将若干个字节构成一个分组，叫报文段（segment）
TCP报文字段封装在IP数据报中

2.TCP报文格式

首部长度为20~60字节

• 源端口号：它是16位字段，为发送方进程对应的端口号。
• 目标端口号： 它是16位字段，对应的是接受端的进程，接收端收到数据段后，分局这个端口号来确定数数据送给哪个应用的进程。
• 序号：发送端为每个字节进行编号，便于接收端正确重组。
  当TCP从进程接受数据字节时，就把他们储存在发送缓存中，并对每一个字节进行编号。
  编号不一定从0开始，一般会产生一个随机数作为第一个字节的编号，称为初始序号（ISN）
  TCP每个方向的编号都是互相独立的。
  当字节都被编上号后，TCP就给每个保温段指派一个序号，序号就是该报文段中第一个字节的编号
  当数据到达目的地之后，接收端会按照这个序号把数据重新排列，保证数据的正确性。
• 确认号：用于确认发送端的信息。
• 首部长度：用它可以确定首部数据结构的字节长度，一般情况下TCP首部是20字节，但首部长度最大可以扩展为60字节。
• 保留：这部分保留位作为今后扩展功能用，现在还没有使用到。
• 控制位：这六位有很重要的作用。TCP的连接、传输和断开都说这六个控制位的指挥。
• URG：紧急指针有效位
• ACK：确认序号位，当该位为1时，用于确认发送方的数据。当ACK=0时，确认序列号字段无效。
• PHS：标志为1是要求接受方尽快将数据段送达应用层。
• RST：当RST值 为1时通知重新建立TCP勘界
• SYN：同步序号位，TCP需要建立连接时将该值设为1。
• FIN：当TCP断开连接时将该位置为1。
• 窗口大小：用于说明本地可接受数据段的树木，窗口大小是可变的。当网络通畅时将这个窗口值变大可以加快传输速度，当网络不稳定时减小这个值可保证网络数据的可靠传输，TCP协议中流量控制机制就是依靠变化窗口值的大小实现的。
• 校验和：用来做差错控制，与ip的校验和不同，TCP校验和的计算包括TCP首部、数据和其他填充字节。在发送TCP数据段时，由发送端计算校验和，当到达目的地时再进行一次校验和计算，若两次的校验和计算一致，则说明数据基本是正确的，否则将认为数据已被破坏，接收端将丢弃数据。
• 紧急指针：和URG配合使用，当URG=1时有效。
• 选项：在TCP首部可以有多大40字节的可选信息。

3.TCP三次握手

TCP建立连接的过程称为三次握手


在数据通信之前，发送端与接收端要先建立连接，等数据发送结束后，双方在断开连接。TCP连接的每一方都是有一个ip地址和一个端口号组成。

4.TCP四次挥手

参加数据连接的双方中任何一方（客户或服务器）都可以关闭连接。TCP连接分为四步

1.服务器向客户端发送FIN和ACK位置1的TCP报文段。
2.客户端向服务器返回ACK位置1的TCP报文段。
3.客户瑞向服务器发送FIN和ACK位置1的TCP报文段。
4.服务器向客户端返回ACK位置1的TCP报文段。

在TCP断开连接过程中，有一个半关闭的概念。TCP一方（ 通常是客户端）可以终止发送数据，但仍然可以接收数据，称为半关闭。
具体描述如下:
1.客户端发送FIN报文段，半关闭了这个连接，服务器发送ACK报文段接受
半关闭。
2.服务器继续发送数据，而客户端只发送ACK确认，不再发送任何数据。
3.当服务器把所有数据都发送完毕时，就发送FIN报文段， 客户再发送ACK报文段，这样就关闭了TCP连接。

5.UDP协议介绍

UDP协议
无连接、不可靠的传输协议，也就是说发送端不关心发送的数据是否到达目标主机、数据是否出错等，收到的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性有上层协议来保障。

花费的开销小
UDP报文的首部格式

• 源端口号：用来表示数据发送端的进程，和TCP的端口号类似。
• 目的端口号：用来表示数据接收端的进程，文件TCP的端口号类似。
• UDP长度：用来指出UDP的总长度，为首部加上数据
• 校验和：用来完成对UDP数据的差错检验，它是UDP协议提供的唯一的可靠机制。

6.常见协议及其端口