TCP/IP协议

摘要

        网络之间需要传输信息，那么各个计算机设备应该怎样传输信息，这就是网络协议定义的内容了。对于这个标准制定，主要有两个协议：TCP/IP模型和OSI模型。注意TCP/IP是现在网络设备已大量使用的协议，而OSI是个参考模型！且TCP/IP先被提出使用，OSI是后续提出来的。

 OSI模型

        主要分为七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，它们的作用以及使用的实际协议如下： 

 TCP/IP模型

        该模型主要分4层：应用层、传输层、网络层、网络接口层。

应用层：定义了应用程序的网络传输协议。比如HTTP、FTP、SSL、POP3、SMTP协议。一般该协议是应用程序实现，广大应用开发者一般也是只能在这一层定义新协议或修改协议。

传输层：建立端到端的连接。主要有：TCP或UDP协议。

网络层：寻址和路由选择。主要有：IP协议(IPv4、IPv6)、ICMP、ARP等协议。

网络接口层：定义物理介质访问以及比特传输，主要有：Ethernet、IEEE 802.2协议。

TCP的三次握手

        这里的TCP指的是传输层的TCP，所有基于它传输的协议都要经过三次握手，比如HTTP协议。浏览器组装好http协议的数据后，发送给服务端，服务端会和浏览器先进行三次握手，浏览器才会把http数据发送给服务器。

        具体握手过程如下：

说明：ACK为确认，SYN为同步序号，seq为随机数。

规定：SYN=1，ACK=0表示申请连接，SYN=1，ACK=1表示同意连接

第一次握手：客户端发送SYN和ACK等报文向服务器申请连接，这里发了随机数看服务器是否能正确应答。

第二次握手：服务器发送同意连接，并给出应答，并发出自己的随机数看客户端能否正确应答。

第三次握手：客户端发出同意连接并给出正确的应答。

        之所以要第三次握手，原因有以下两点：

        1、因为TCP是双向传输的，两次握手能让客户端确定服务器能收到它发的消息，但无法让服务器确定客户端能否收到它发的消息。

就好比我们通话：

张三：你能听到我说话吗？

李四：我能听到，你能听到我说话吗？

张三：我能听到。

假如最后一步没了，那么李四(服务器)无法确定张三能否收到他发出的信息！

        2、避免失效的请求重新将客户端和服务器连接。

        比如客户端发起第一次请求，由于网络或CPU时间片原因，请求被滞留，客户端等待超时又向服务器发送请求，这次请求成功并双方建立连接发送数据，之后业务完成关闭连接。而此时第一次的连接请求又好了，发送给服务器，服务器响应了后就直接与客户端建立连接了！若有第三次握手，服务器还会等待客户端应答的，客户端此时是关闭状态显然不会去应答，所以第三次握手能避免这种无效连接的建立。

TCP的四次挥手

        TCP是全双工，因此客户端和服务器都要把数据发完，然后确认关闭。这里的挥手，客户端和服务器都可以先发起，它们挥手的状态是互通的。

具体挥手过程如下：

第一次挥手：服务端发送FIN=1，seq=x以及最后的数据给客户端。

第二次挥手：客户端收到FIN标识后，知道另一端要关闭了，便发送ACK=1，seq=y，ack=x+1以及最后的数据给服务端。

第三次挥手：客户端发送完数据后边发送FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=x+1给服务端，告诉服务端这边也要关闭了。

第四次挥手：服务端接收到客户端的FIN后，边发送ACK=1，seq=x+1，ack=w+1给客户端。客户端收到消息后直接关闭。而服务端等待设定时长后关闭。

        注意，这里的第二次的应答和数据与第三次的结束标识之所以区分开，是有可能发生第三次握手后，第四次的握手因网络等原因没有发送到客户端，因此需要进行第三次挥手再次发送FIN和seq进行确认，所以要把第三次握手单独提取出来。

        图中服务端最后的等待2MSL也是防止第四次握手的报文因网络等原因传输失败，导致客户端一直无法收到ACK无法关闭，因此设计了客户端等待第四次握手超时会重发第三次握手。所以服务端要等待2MSL(2分钟)。若真的再有三次握手，则直接再发送第四次握手让客户端关闭。