OKHTTP基础篇之TCP/IP协议（二）

计算机网络体系结构分层

图1 计算机网络体系结构分层

图2 计算机网络体系结构分层

上一节说的HTTP协议属于OSI的应用层，这一节主要讲解TCP协议和IP协议。

TCP/IP 基础

TCP/IP协议族并非只有TCP协议和IP协议，它是一个网络通信模型，以及一整个网络传输协议家族，为互联网的基础通信架构。IP 或 ICMP、TCP 或 UDP、TELNET 或 FTP、以及 HTTP 等都属于 TCP/IP 协议。TCP/IP 可以认为就是互联网的协议。

图3 TCP/IP协议族

传输层中的 TCP 和 UDP

OSI 和 TCP/IP 模型在传输层定义两种传输协议：TCP（或传输控制协议）和 UDP（或用户数据报协议）。
TCP和UDP区别：

图4 TCP和UDP区别

TCP优点

可靠，稳定。
TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。

TCP缺点

慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击。
TCP在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。
而且，因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。

UDP优点

快，比TCP稍安全。
UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood攻击……

UDP缺点

不可靠，不稳定。
因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。

什么时候用TCP

当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。
在日常生活中，常见使用TCP协议的应用如下：

浏览器，用的HTTP
FlashFXP，用的FTP
Outlook，用的POP、SMTP
Putty，用的Telnet、SSH
QQ文件传输
……

什么时候用UDP

当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。
比如，日常生活中，常见使用UDP协议的应用如下：

QQ语音
QQ视频
TFTP
……

TCP三次握手

tcp的6种标志位的分别代表：

SYN(synchronous建立联机)
ACK(acknowledgement 确认)
PSH(push传送)
FIN(finish结束)
RST(reset重置)
URG(urgent紧急)
Sequence number(顺序号码)
Acknowledge number(确认号码)

图5 三次握手

第一次握手：客户端发送SYN（SYN=1）包建立连接，并随机产生顺序号码Seq=X，客户端从COLOSED进入SYN_SENT状态；
第二次握手：服务端接收到客户端的SYN包，发送确认包ACK=1，确认号码ack=X+1；并发送自己的SYN包，产生随机顺序号码Seq=Y；服务端从COLOSED进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端响应服务端的SYN+ACK包，发送确认包ACK=1，确认号码ack=Y+1，顺序号码seq=X+1；进入ESTABLISH状态。

为什么不能用两次握手进行连接？

TCP四次挥手

图4 四次挥手

第一次挥手：客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务端的数据传输。其中终止标志位FIN=1，序列号seq=X。
第二次挥手：服务器收到这个FIN，发送一个ACK，确认号码为收到序列号加1，ack=X+1；
第三次挥手：关闭服务器到客户端的连接，发送一个FIN给客户端；
第四次挥手：客户端收到FIN后，并发回一个ACK报文确认，并将确认序号seq设置为收到序号加一。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
需要特别注意的是，客户端发送ACK确认后，并没有立即COLOSED，而是进入WAIT_TIME阶段，在等待2MSL时间后，才真正COLOSED。

为什么要经过2MSL时间后才COLOSED?

假如网络是可靠的，自然没有必要进入等待区，直接关闭。但是遇到网络不可靠是我们无法避免的情况，我们无法保证最后发送的ACK报文一定会被服务端接收到，因此服务端处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，这个WAIT_TIME阶段的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

因为当服务端收到客户t端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当服务端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我服务端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。