只知道TCP的三次握手和四次挥手？TCP和UDP报头、TCP确认机制和滑动窗口了解一下

你真的了解TCP的工作原理吗？

如果你说你知道TCP的三次握手和四次挥手，那TCP和UDP报头你知道吗？TCP的确认机制和滑动窗口呢？

不知道也没关系，这些下面都会讲到的！

PS：文章最后有惊喜~

• TCP和UDP报头

TCP报文头部：

Source Port：源端口，标识哪个应用程序发送。长度为16比特。

Destination Port：目的端口，标识哪个应用程序接收。长度为16比特。

以浏览网页的时候，客户端（网页浏览器）向服务器（网站）请求下载网页为例，

客户端向服务器发了一个请求报文，这个报文的源端口是客户端网页浏览器的端口，目标端口就是网站的web服务软件的端口。

Sequence Number：序号字段。TCP链接中的每个报文都有序列号。长度为32比特。

Acknowledgment Number：确认号，用于对收到的报文的确认 。

Header Length：头部长度，TCP报文头部长度，默认情况下，TCP头部为20字节。

Control bits：控制位，包含FIN、ACK、SYN等标志位，各个标志位的作用，后续会讲解。

Window：窗口TCP的流量控制，这个值表明当前接收端可接收的最大的数据总数（以字节为单位）。窗口最大为65535字节。长度为16比特。

Checksum：校验字段，由发端计算和存储，并由收端进行验证，用于校验数据传输中是否有损坏。

UDP报文头部：

Source Port:源端口，标识哪个应用程序发送。长度为16比特。

Destination Port:目的端口，标识哪个应用程序接收。长度为16比特。

Length:报文总长度。

• TCP三次握手

  

  TCP连接建立的详细过程如下：

  由TCP连接发起方（图中PC1），发送第一个SYN位置1的TCP报文。初始序列号a为一个随机生成的数字，因为没收到过来自PC2的任何报文，所以确认序列号为0 ；

  接收方（图中PC2）接收到合法的SYN报文之后，回复一个SYN和ACK置1的TCP报文。初始序列号b为一个随机生成的数字，同时因为此报文是回复给PC1的报文，所以确认序列号为a+1；

  PC1接收到PC2发送的SYN和ACK置位的TCP报文后，回复一个ACK置位的报文，此时序列号为a+1,确认序列号为b+1。PC2收到之后，TCP双向连接建立。

  • TCP确认机制

  

  假设PC1要给PC2发送一段数据，传输过程如下：

  1. PC1将全部待TCP发送的数据按照字节为单位编上号。假设第一个字节的编号为“a+1”，第二个字节的序号为“a+2”，依次类推。

  2. PC1会把每一段数据的第一个字节的编号作为序列号（Sequence  number），然后将TCP报文发送出去。

  3. PC2在收到PC1发送来的TCP报文后，需要给予确认同时请求下一段数据，如何确定下一段数据呢？序列号( a+1 )+载荷长度=下一段数据的第一个字节的序号（a+1+12）

  4. PC1在收到PC2发送的TCP报文之后，发现确认序列号为“a+1+12” ，说明“a+1”到“a+12”这一段的数据已经被接受，需要从“a+1+12”开始发送。

  为了提升发送效率，也可以一次性发送多段数据，由接收方统一确认。

  城域网（MAN）：

  在一个城市范围内所建立的计算机通信网络。

  典型的城域网有：教育城域网、市级或省级电子政务专网宽带城域网等。

  广域网（WAN）：

  通常覆盖很大的地理范围，从几十公里到几千公里。它能连接多个城市甚至国家，并能提供远距离通信，形成国际性的大型网络。

  典型的广域网有：Internet（因特网），各大型企事业单位的专网。

  • TCP滑动窗口

  

  星型网络：

  1. 在TCP三次握手建立连接时，双方都会通过Window字段告诉对方本端最大能够接受的字节数（也就是缓冲区大小）。

  2. 连接建立成功之后，发送方会根据接受方宣告的Window大小发送相应字节数的数据。

  3. 接受方接受到数据之后会放在缓冲区内，等待上层应用来取走缓冲的数据。若数据被上层取走，则相应的缓冲空间将被释放。

  4. 接收方根据自身的缓存空间大小通告当前的可以接受的数据大小( Window )。

  5. 发送方根据接收方当前的Window大小发送相应数量的数据。

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    TCP四次挥手

  

  TCP支持全双工模式传输数据，这意味着同一时刻两个方向都可以进行数据的传输。在传输数据之前，TCP通过三次握手建立的实际上是两个方向的连接，因此在传输完毕后，两个方向的连接必须都关闭。

  如图所示：

  1. 由PC1发出一个FIN字段置”1 ”的不带数据的TCP段；

  2. PC2收到PC1发来的FIN置位的TCP报文后，会回复一个ACK置位的TCP报文。

  3. 若PC2也没有需要发送的数据，则直接发送FIN置位的TCP报文。假设此时PC2还有数据要发送，那么当PC2发送完这些数据之后会发送一个FIN置位的TCP报文去关闭连接。

  4. PC1收到FIN置位的TCP报文，回复ACK报文，TCP双向连接断开。 

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