TCP/IP协议学习

• 概念

   TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。

   TCP/IP一般被认为是四层协议：

                                                         

1. 应用层：处理特定的应用程序细节。
2. 传输层：主机间的应用程序提供端到端的通信，包括TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。
3. 网络层：网络层的协议包括IP协议、ICMP协议（Internet互联网控制报文协议）、IGMP协议（Internet组管理协议）。
4. 链路层：主要作用是：1）为IP模块发送和接受IP数据段；2）为ARP模块发送ARP请求和接受应答；3）为RARP模块发送RARP请求和接受RARP应答。

• TCP特性

1. 面向连接的、可靠的
2. 全双工协议、半关闭
3. 错误检查
4. 将数据打包成端，排序
5. 确认机制
6. 数据恢复重传
7. 流量控制，滑动窗口
8. 拥塞控制，慢启动和拥塞避免算法

• TCP包头                               

                                                         

1.  源端口(Source Port)：16位的源端口其中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是
   标示报文的返回地址。
2. 目的端口(Destination port)：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算
   机上的应用程序地址接口。
3. 序列号（序列码,Sequence Number）：32位
4. 应答号(Acknowledgment Number)：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式。，如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码。
5. 数据偏移量(HLEN)：4位包括TCP头大小，指示何处数据开始
6. 保留(Reserved)：6位值域，这些位必须是0。为了将来定义新的用途所保留。
7. 标志(Code Bits)：6位标志域。表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。

• TCP三次握手

      三次握手，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器共发送3个包。

                                                        

1. 建立连接时，客户端发送SYN包（SYN=J）到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
2. 服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN(ack=J+1)，同时自己也发送一个SYN包（SYN=K）,此时服务器进入SYN_RECV状态；
3. 客户端收到服务器SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK（ack=K+1）,此时发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

•  TCP四次挥手

       客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。客户端发送FIN后，进入终止等待状态，服务器收到客户端连接释放报文后，立即给客户端发送确认；服务器进入CLOSE_WAIT状态，此时服务器请求高层应用进程断开与客户端的连接，此时进入“半关闭状态”，此时客户端不可用发送给服务器，服务器可以发送给客户端；如果服务器没有数据发送给客户端，其应用程序就通知TCP释放连接，然后发送给客户端连接释放，并等待确认；客户端发送确认后，进入TIME_WAIT状态，TCP连接还没有释放，经过等待计时器设置2MSL后进入CLOSE状态。

                                                       

1.  客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务器的数据传送，然后等待服务器的确认，FIN=1；
2.  服务器收到这个FIN,它发送一个ACK，确认ACK为收到的序号+1；
3.  关闭服务器到客户端的连接，发送一个FIN给客户端，；
4.  客户端收到FIN后，并发回一个ACK报文确认，并将确认序号ACK设置为收到+1。