网络基础四 传输层

server（指的服务器端） ，client(指的是客户端）

1、 传输层做用

传输层的做用其实就是实现，两台在主机中应用程序之间的通讯。（被称之为逻辑通讯）

 

 

 

传输层协议

TCP(传输控制协议）

MSL ：一个传输报文，在网络上最大的生存时间 ，和咱们的ttl概念有点相似。不过msl是指的时间，而后ttl是指一个数据包，在整个网络中转发，最多能够通过多少台路由器。

1、tcp报文数据结构

首先tcp报文，和ip数据包是同样的，也分为首部和数据部分，下图就是tcp报文的首部

 

根据上述图中，tcp报文的首部长度也是有20个字节，一共有5层，每一层4个字节，源端口和目的端口就是两个须要通讯进程对应的端口号，很少说

序号（seq）：若是是在创建链接的过程，这个初始序列号是发送端随机产生的一个数字。

确认号（ack）：指定的是下一个指望接收的字节

数据偏移：整个tcp报文，从哪一位开始是数据部分，而不是tcp首部。

保留：用于之后的扩展

接下来每一个8个1bit的标志位：这8个标志位是成对使用的

cwr和ece 用来处理拥塞控制 。

syn 和ack ，syn用来创建链接的 ，ACK标识，确认位（ack）是有效的。用来标识这是一个确认报

urg 和psh 是用来表示数据包传输和接收优先的，urg是发送端优先 ，psh是接收端优先接收。

rst 和 fin ，rst是用来处理重置一个链接，fin表示释放一个链接。

窗口 ：用来处理流量控制的，应用了滑动窗口技术，这个会在tcp特性中讲解。

检验和 ：就是用来检测整个数据包的

紧急指针：和urg标志位共用，一旦urg是1，紧急指针是用来标识整个tcp报文从哪一个字节开始是优先处理部分。

 

2、特性：面向链接 、 可靠传输 、 流量控制，拥塞控制 、 面向字节流

 

首先解释一下什么是可靠传输：

RTT(Round Trip Time)：一个链接的往返时间，即数据发送时刻到接收到确认的时刻的差值； 

tcp协议的可靠传输是指，中止等待协议，简单来理解就是send一个tcp报文，必需要等待一个receive返回一个确认信息。若是没有收到，就中止等待，

中止等待的时间就是rtt，若是过了这个时间尚未收到确认信息，就再发送一次以前的报文。可是因为这种协议效率过低了，基于这种原理，就是出现了

流水线发送和累计确认

流水线发送：

累积确认：就是发送方一次发送多个数据包，接收方，根据已经接收到的，统一给一个确认

 

 

 面向链接：注意我说的是链接（不是三次握手，四次断开），首先咱们应该思考一下为何要创建链接，由于tcp通常是交付应用层较大的文件，因此，是多要多个

tcp数据报文（或者称之为分组或者段），这个时候，咱们都用这一个链接，将一个大的文件，实现一个完整的交付。假如说没有这个链接，咱们发送端要给接收端一个大的文件

，这个中间的传输过程，可能就会走不少不一样的链路，可能，是这个文件最后的尾部先到了，首部丢失了，这样就会致使传输很混乱，因此创建了一个链接保证一个稳定的传输。下降丢包的几率

接下来，咱们为了创建这个链接就须要到了三次握手，四次挥手了，重点来了！！！

 第一个为何要三次握手才能创建一个链接，是由于防止出现僵尸链接。若是只须要一次请求，一次确认，就能够创建一个链接。会出现这样一个状况，第一次发送的状况，走的链路发了阻塞，超过了rtt时间，

这个时候，发送端在发送一个请求，接收端接收，发送一个确认。链接创建，穿了一些数据，最后链接释放了。这个时候第一次发送的请求到了接收端，接收端是没法判断这个是第一次请求的，就会直接给一个确认，就创建了

一个新的链接。而这个链接，就消耗了资源。一旦这样的链接多了，会致使主机崩溃。

三次握手的详细过程

a: 发送端发送一个请求，tcp报文中标志位，SYN=1，ack=0 ，seq是一个随机数字.，假如是x

b:接收端收到一个请求返回一个确认 ，tcp报文中， SYN=1 ,ack=x+1 ，ACK=1 ，seq=y

c:发送端接收到这个确认，在发送一个确认给接收端 ，tcp报文中是ACK=1 ， ack=y+1 ，seq=x+1

 

 上述一个链接创建的过程

数据传输完成以后，就涉及到链接的释放，也就是传说中的四次挥手 ，首先解释一下为何会有四次挥手。 由于tcp是全双工通讯，这就至关于一对

单工通讯。因此当client主动发起释放链接，告诉server，我这边没有数据发送了，关闭client向server端发送数据的通道。这个时候，颇有可能，server端

正在给client发送数据，若是这个时候，client直接断开了，client就接收不到这段数据了，就好像，打电话，A给B打电话，A把想说的话说完了，直接挂断了，B

还有想要回应的话，这个时候，B没有说完，A直接挂断了。而正常的通讯方式是，A说完了，A说我讲完了须要挂断 ， B说先别挂断，等一下，我还优化要说。等B

说完 ， 告诉A，我讲完了，我也要挂断了。A说能够。而后B挂断。随后A等到通道忙音后，就挂断了。

四次挥手详细过程

A：发起用释放链接的请求，FIN=1 ,SEQ =U .

B：给一个确认，ack=u+1 ，ACK=1 ，seq =v

B：发送一个请求释放个人链接，fin=1 ack =u+1 ，seq =w ，ack=1

A：给一个确认 ,ACK=1 ,ack=w+1 ，seq = u+1

 

 

咱们看到在链接创建和释放的过程当中，这个链接都是有状态的，下面详细解读一下这个状态。

 CLOSED: 链接处于关闭状态

LISTEN：服务器端处理处于监听状态，监听tcp链接请求

SYN RECD ： 服务器端接到一个链接请求 ，并返回给client一个确认，等待client发来一个确认链接

SYN SEND ： 客户端主动发起一个链接，等待服务器端匹配链接，返回确认

EStablished ：链接已经创建 ，处理传输数据的状态

FIN WAIT1 ： 主动释放链接一端，已经没有数据要发了，请求释放链接

FIN WAIT2 ：另外一端赞成释放链接

TIME WAIT :等待2msl时间等待 ，发送一个链接断开的确认信息

Close WAIT ：接收一个关闭链接的请求，并请求本地应用，等待本地发起的关闭链接请求

LAST ACK ：等待关闭链接的确认

 

滑动窗口技术：用来处理流量控制:

窗口的大小是可变的

 

 

 

缓存中有存在窗口，来处理，发送的数据或者接收的数据，是以字节为单位的。窗口控制能够发送数据的大小，窗口经过移动，控制发送数据的范围。

拥塞控制：

这个拥塞控制就是tcp有一个拥塞窗口，用来分析链路上，信信道是否阻塞，若是不是阻塞的就多发点包，

若是是阻塞的就根据算法，少发包。

面向字节流的：

就是tcp通常是交付大文件的，一个文件将会有不少个字节，一个tcp报文是传输不完的，因此每个tcp传输报文其实是文件中一部分字节，

因此说是面向字节流的。

 

UDP ：无链接 、 不可靠传输、udp面向是文件

简答来理解 ，无链接就是udp报文能够在任何一个链路上传输tcp报文

不可靠传输是指，udp包发送没有确认，若是丢失，，客户端会从新发请求。服务器端在来发送udp包。

一个udp报就能处理顶层整个文件，不处理大型的文件。