tcp协议与udp协议、上网的流程

一、tcp与udp协议

传输层：
1、协议：tcp/udp
2、报头地址：端口号port，范围是0-65535，其中0-1023是给系统用的。
3、IP（ip+Mac）+port可以定位到全球唯一的那个给予网络通信的应用程序
4、tcp协议的通信需要先建立连接，连接分为客户端到服务端和服务端到客户端两个不同的单向通道。
5、建立连接是为了传输数据，通常过程是：客户端提出开客户端通道的请求>>>服务端回复接受请求并同时提出开服务端通道的请求>>>客户端回复接受请求。这个过程称为三次握手。

1）发送端首先发送一个带有SYN（synchronize）标志地数据包给接收方。
2）接收方接收后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包传递确认信息，表示我收到了。
3）最后，发送方再回传一个带有ACK标志的数据包，代表我知道了，表示’握手‘结束。

通俗的说法
1）Client：嘿，李四，是我，听到了吗？
2）Server：我听到了，你能听到我的吗?
3）Client：好的，我们互相都能听到对方的话，我们的通信可以开始了。

6、客户端和服务端的数据分别向对面传输完毕后，需要断开连接时，要分别解除各自的单向通道，通常是服务端先发起，过程为：服务端提出解除服务端通道的请求>>>客户端回复接受请求并等待自己客户端数据传输结束>>>提出解除客户端通道的请求>>>服务端回复接受请求。这个过程称为四次挥手。

 1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
 2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
 3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
 4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手

通俗的说法
1）Client：我所有东西都说完了
2）Server：我已经全部听到了，但是等等我，我还没说完
3）Server：好了，我已经说完了
4）Client：好的，那我们的通信结束

7、tcp协议是可靠协议：发送数据必须等到对方确认才算完成，才会将该数据从自己的内存中清理，否则会尝试重新发送。
8、高并发：正常的一对一数据传输，当数据传输完毕后进行的断开连接的过程本应该非常短，服务端在自己数据传输完毕后会直接执行关闭申请并应马上收到客户端的反馈进入TIME_WAIT，但是如果有大量客户端与同一服务端建立了连接，因为客户端的数据传输不同步，会形成服务端一直在TIME_WAIT的状态，所以工作人员可以基于服务端出于TIME_WAIT的时长，衡量并发量的高低。
9、tcp协议的半连接池backlog：为了限制同一时间能够与服务端建立连接的客户端数量，设置了一个定额的空间用于临时搁置后续的客户端申请，待前面的客户端数据传输完毕断开了连接后，再让连接池内的客户端依次与服务端建立连接，超过连接池客户端访问会有序等待进入连接池

应用层：
1、组成：报头+应用程序的数据
2、报头：可自定义的协议，但是长度必须固定，包含发送方的端口，数据类型，数据长度，接受方的端口等…
3、如果是BS架构，需要遵循浏览器的协议，比如http，https，ftp等…

二、上网流程

1.本机获取

本机的IP地址：192.168.1.100
子网掩码：255.255.255.0
网关的IP地址：192.168.1.1
DNS的IP地址：8.8.8.8
2.打开浏览器，想要访问Google，在地址栏输入了网址：www.google.com。

3.dns协议(基于udp协议)

13台根dns：

A.root-servers.net198.41.0.4美国
B.root-servers.net192.228.79.201美国（另支持IPv6）
C.root-servers.net192.33.4.12法国
D.root-servers.net128.8.10.90美国
E.root-servers.net192.203.230.10美国
F.root-servers.net192.5.5.241美国（另支持IPv6）
G.root-servers.net192.112.36.4美国
H.root-servers.net128.63.2.53美国（另支持IPv6）
I.root-servers.net192.36.148.17瑞典
J.root-servers.net192.58.128.30美国
K.root-servers.net193.0.14.129英国（另支持IPv6）
L.root-servers.net198.32.64.12美国
M.root-servers.net202.12.27.33日本（另支持IPv6）

域名定义：http://jingyan.baidu.com/article/1974b289a649daf4b1f774cb.html

顶级域名：以.com,.net,.org,.cn等等属于国际顶级域名，根据目前的国际互联网域名体系，国际顶级域名分为两类：类别顶级域名(gTLD)和地理顶级域名(ccTLD)两种。类别顶级域名是　　　　　　　　 以"COM"、“NET”、“ORG”、“BIZ”、"INFO"等结尾的域名，均由国外公司负责管理。地理顶级域名是以国家或地区代码为结尾的域名，如"CN"代表中国，"UK"代表英国。地理顶级域名一般由各个国家或地区负责管理。

二级域名：二级域名是以顶级域名为基础的地理域名，比喻中国的二级域有，.com.cn,.net.cn,.org.cn,.gd.cn等.子域名是其父域名的子域名，比喻父域名是abc.com,子域名就是www.abc.com或者*.abc.com.
一般来说，二级域名是域名的一条记录，比如alidiedie.com是一个域名，www.alidiedie.com是其中比较常用的记录，一般默认是用这个，但是类似*.alidiedie.com的域名全部称作是alidiedie.com的二级

4.HTTP部分的内容，类似于下面这样：

GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) ……
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,/;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3
Cookie: … …

我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在TCP数据包之中。

5 TCP协议

TCP数据包需要设置端口，接收方（Google）的HTTP端口默认是80，发送方（本机）的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数，假定为51775。

TCP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节。

6 IP协议

然后，TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是192.168.1.100（本机），接收方是172.194.72.105（Google）。

IP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节。

7 以太网协议

最后，IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP协议得到）。

以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

8 服务器端响应

经过多个网关的转发，Google的服务器172.194.72.105，收到了这四个以太网数据包。

根据IP标头的序号，Google将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的”HTTP请求”，接着做出”HTTP响应”，再用TCP协议发回来。

本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。