网络中TCP/IP模型

昨天学习了网络中的OSI模型,但OSI模型并没有被广泛应用，反而TCP/IP模型获得了较大的成功，那今天就来学习下TCP/IP模型。

开始疯狂的十万个为什么

什么是TCP/IP模型？

TCP/IP参考模型是美国国防部高级研究计划局计算机网（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）和其后继因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部（U.S．Department of Defense，DoD）赞助的研究网络。
最初，它只连接了美国境内的四所大学。随后的几年中，它通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门。最终ARPANET发展成为全球规模最大的互连网络-因特网。

我是这么记得：美国国防部搞得网络模型---发展壮大----最后发展成了因特网

既然叫TCP/IP模型，什么是TCP和IP?

TCP和IP分别是两个协议

TCP:传输控制协议
IP:互联网协议地址(Internet Protocol Address),缩写就是IP地址

细节我们等等再说。

现在我大概知道TCP/IP是怎么来的了。来看看它的结构模型。

TCP/IP模型的体系结构

TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次。对比OSI模型如图：

图片.png

可以看到TCP/IP模型把OSI模型浓缩了一些，没有OSI模型那么详细。

应用层
表示层 ----- 应用层
会话层

这三层合并为应用层：为用户提供各种服务。例如：HTTP,HTTPS,TFP,Telnet

TCP/IP中的传输层 ----- OSI中的传输层

提供了端对端的通信连接方式，可靠的连接方式：TCP，不可靠的连接方式：UDP

TCP/IP中的网络层 ----- OSI中的网络层

提供主机与主机间的通信，并找到一条好的路径

网络接口层 ----- OSI中的链路层,物理层

负责监视主机在和网络之间的交换

现在来比较下他们的相同点和不同点

相同点：
1.都采用了层级化结构
2.都提供了无连接和面向连接两种通信服务机制
不同点：
1.TCP/IP模型是四层结构，ISO是七层结构
2.TCP是根据协议才制定的模型，而ISO模型是协议开发前就设定的，具有通用性。

接下来学习下TCP的连接和断开

TCP连接的建立（三次握手）

首先要认识几个标志位和序号：

SYN:表示建立连接
ACK:表示确认序号有效
FIN:表示关闭连接
RST:表示连接重置
PSH:表示有 DATA数据传输

发送报文时，带上相应的标志位，就代表相应的意思

1.seq序号，占32位，发起方发送数据时进行标记。
2.ack序号，确认序号，占32位。

例如:

SYN=1,代表建立连接
SYN=1,和ACK=1，就代表建立连接和确认序号有效。
ACK=1，代表确认序号有效

三次握手

第一次握手：客户端A向服务器B发送请求报文

请求报文是这样的

1.标志符：SYN=1，代表建立连接
2.随机初始化的一个序号：比如seq=x.
客户端A进入（SYN-SEND）同步已发送状态。

第二次握手：服务器B收到后，如果同意连接，那么服务器B就会向客户端A发送一个确认报文。

确认报文是这样的

1.标志符:ACK=1，表示对刚刚的SYN包的确认，SYN=1，表示B与A建立连接。
2.随机初始化一个序号：比如seq=y.
3.确认序号ack：ack是刚刚客户端A发送过来的序号+1,也就是x+1。
服务器B进入SYN-RCVD(同步收到)状态

第三次握手：客户端A收到服务器B的确认报文后，再向服务器B发送一个确认报文。

这个确认报文是这样的：

1.标志符:ACK=1，表示对刚刚的SYN包的确认。
2.seq是上个请求的序号+1,也就是x+1
3.确认序号ack：ack是刚刚客户端B发送过来的序号+1，也就是y+1.
客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态。

单纯看标志符就是这样一个过程：

(A) –> [SYN] –> (B)
(B) -> [SYN/ACK] -> (A)
(A) –> [ACK] –> (B)

看序号的话就是这样的

方向 seq ack
A->B 2000 0
B->A 3000 2001
A->B 2001 3001
A随机初始化了一个序号seq=2000
B随机初始化了一个序号seq=3000
A在接着上一个请求继续下去，seq=20001。

服务器B收到后确认seq值和ACK，说明连接建立成功。

TCP连接的断开（四次挥手）

四次挥手

假设客户端A想要断开连接

第一次挥手：

客户端发送一个 FIN 标志位为1的包，表示自己已经没有数据可以发送了，但是仍然可以接受数据。

发送完毕后，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
第二次挥手：

服务器B确认客户端A发送的 FIN 包，发送一个确认包，表明自己接受到了客户端关闭连接的请求，但还没有准备好关闭连接。

发送完毕后，服务器端进入 CLOSE_WAIT 状态.
客户端接收到这个确认包之后，进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器端关闭连接。
第三次挥手：

服务器端准备好关闭连接时，向客户端发送FIN 为1的结束连接请求。

发送完毕后，服务器端进入 LAST_ACK 状态，等待来自客户端的最后一个ACK。
第四次挥手：

客户端:接收到来自服务器端的关闭请求，发送一个确认包，并进入 TIME_WAIT状态。等待可能出现的要求重传的 ACK 包。

服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入 CLOSED 状态。

客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。

形象点说就像这样

A说:"我说完了。" A进去FIN-WAIT-1状态。
B说:"我知道你说完了，但我还没说完啊,我还没准备好，让我等会。"
于是呢A进入了FIN-WAIT-2状态，B进去了CLOSE-WAIT状态
B说："我讲完了，我也不说了"于是B进去了LAST-ACK状态。
A说："好了，我知道你不说了"于是A进去了TIME-WAIT状态。B进去了CLOSED状态
最后A在等了一会，发现B没有理他，于是认为B不说话了，自己也不说了。A进去了CLOSED状态。

为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次挥手？

不同地方就在于：。
关闭连接时，是分别发送ACK包和FIN包的。
建立连接时，SYN包和ACK包可以一起发送。
这样的原因是因为：关闭连接时，可能客户端A还在发送报文，只能告诉客户端，我已经收到了。直到客户端A发送完报文时，服务器B才可以发送FIN报文。

参考文章：
https://blog.csdn.net/ygm_linux/article/details/79546034
https://blog.csdn.net/diligentkong/article/details/73351278
http://www.imooc.com/article/19345