传输层协议介绍

传输层的概述：

TCP协议介绍

TCP报文格式

TCP三次握手

TCP四次挥手

UDP协议介绍

常见协议及其端口

TCP/IP协议族的传输层协议

TCP 传输控制协议

UDP 用户数据报协议

TCP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

• TCP报文段

TCP将若干个字节构成一个分组，叫报文段

TCP报文段封装在IP数据报中

TCP报文段 ：

源端口号（16）：发送方进程的端口号

目标端口号(16)：接收端进程的端口号，接收端收到数据段后，根据这个端口号确定把数据送给哪个应用程序的进程

序号(32)：发送端为每个字节进行标号，便于接收端正确的重组；

当TCP从进程接收数据字节时，把它们分片成数据段存储在发送缓存中，并对每一个字节进行编号，当数据达到目的地后，接收端会根据这个序号把数据重新排列，保证数据的正确性

确认号（32）：对发送端的确认信息

接收端响应消息时将会用它来告诉发送端这个序号之前的数据端都已经收到，如确认号是下，就是表示前x-1个数据端都已经收到

首部长度(4)：用它可以确定TCP首部数据结构的字节长度，一般情况下TCP首部是20字节，但首部长度最大可用扩展为60字节

控制位：URG:紧急位：紧急指针有效位

ACK：确认位。只有当ACK=1时，确认序列号字段才有效；当ACL=0时，确认号字段无效

 

PSH:急迫位，标志位为1时，通知重新建立TCP连接

SYN 同步（连接）位，同步序号位，TCP需要建立连接时将这个值设为1

FIN:断开位，当TCCP完成数据传输需要断开连接时，提出断开连接的一方将这个值设为1

窗口大小(16)：说明本地可接收数据端的数目，这个值的大小是可变的，当网络通畅时接收端响应消息会将这个窗口值变大以加快传输速度，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中的流量控制机制就是依靠变化窗口的大小实现的

校验和（16):用来做差错控制，字段检验的范围包括首部和数据这两部分，数据端在发送时和到达目的地时会进行校验和计算，若这两次的校验和一致，则说明数据基本是正确的，否则将认为该数据已被破坏，接收端将丢弃该数据

紧急指针(16)：和URG配合使用，URG=1时有效

选项：在TCP首部可以有多大40字节的可选信息，例如：最大报文段长度MSS（Maximum Segment Size)MSS告诉对方，TCP:我都缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度时MSS个字节

数据：上层传输的数据

TCP/IP协议族的传输层协议

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（例如微信通话）

UDP不需要先建立连接，（例如：微信给对方发送消息，但不知道对方是否收到。或看到）

TCP建立连接的过程称为三次握手：

TCP时面向连接的，就是说每次发送数据之前都要和对方建立一条可靠的连接，这个建立连接的过程分为3个步骤，叫做三次握手：

• 当客户端向服务器发送请求连接的报文时：Seq序列号=x9（x为随机），SYN=1（表示发送连接请求）

  SYN-SENT（同步已发送状态）

• 服务器端收到客户端发来的请求报文后，同意建立连接，则向客户端发送确认报文；Seq序列号=y（这时服务器也会产生一个序列号y，和客户端的序号无关）ACK确认号=x=1（Seq序列号=x+1，表示确认收到客户端的请求）ACK=1（表示这是条确认请求），SYN（同时也发送一个建立连接的请求）

（SYN-RCVD同步已收到状态）

• 客户端进程收到服务端进程的确认后，还要向服务端给出确认，然后连接成功建立；Seq序列号=x+1（这时客户端的序号为1），ACK确认号=y+1（表示确认收到服务器的连接请求）ACK=1（表示这时确认报文）

ESTABLISHED(确定已建立连接状态)

 

TCP断开连接的四次挥手

• Client发送Fin+Acknowledgement 给Server端，表示自己要断开连接，这时客户端已经没有数据要发送了

• Server接收到客户端发送的断开请求连接，这时会Server需要发送一个Acke=1用于确定客户端请求断开的信息，

• Server如果所有的数据接收完毕，这时会发送一个Fin=1,而Ack=0表示Server已经没有数据要发送了，需要关闭 连接

• 客户端需要发送一个Ack=1表示这个Client接收到了Server的关闭请求信息，这样一来双方就都关闭了

在四次挥手中，有一个半关闭状态：在TCP断开连接过程中，有一个半关闭的概念，TCP乙方（通常指客户端）可以终止发送数据，但仍可以接收数据，称为半关闭状态，这时服务端还可以发送数据给客户端

 

常见的TCP端口号及其功能

端口	协议	说明
21	FTP	FTP服务器所开放的控制端口
23	TELNET	用于远程登录，可以远程登录，可以远程控制管理目标计算机
25	SMTP	SMTP服务器开放的端口，用于发送邮件
80	HTTP	超文本传输协议
110	POP3	用于邮件的接收

 

小结：TCP报文格式

TCP建立连接三次握手

TCP断开连接四次挥手

常见应用的TCP协议及端口

UDP协议：无连接、不可靠的传输协议

花费的开销小

UDP报文段格式

 

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

端口	协议	说明
69	TFTP	简单文件传输协议
111	RPC	远程过程调用
123	NTP	网络时间协议

总结：TCP是一个可靠的面向连接的协议

TCP建立连接需要经历三次握手

TCP建立连接要经历四次挥手

UDP是一个不可靠无连接协议

TCP和UDP的区别

• TCP是面向连接的，UDP是面向无连接的

• UDP程序结构简单

• TCP是面向字节流的，UDP是基于数据报的

• TCP保证数据正确和完整性，UDP可能会丢包

• TCP保证数据顺序，UDP不确定

面向连接的协议，TCP会有三次握手，UDP不会

TCP可靠连接的原因：通过TCP连接传输的数据无差错，不丢失，不重复，按顺序到达

TCP报文头里面的序号能使TCP数据按照顺序到达

报文头例的确认序号保证不丢包，累计确认超市及重传

TCP流量控制及拥塞控制的机制