TCP协议以及网络分层

网络分层

面向连接的传输层协议TCP协议

一、TCP协议究竟是怎样的

TCP在应用程序之间建立了虚拟线路。
TCP(Transmission Control Protocal) 传输控制协议
进程和进程之间的数据传输工作：
传输层在进程和进程之间进行工作，他将应用层的数据通过复用技术进行分装以后，产生一个一个的进程，这些进程通过复用技术 将他们分装为message，送到网络层进行IP分包以后进入到网络链路层进行处理，在接收端经过网络层，到达传输层以后经过解包解复用的技术，将这些进程还原成一个一个process。
在进程和进程之间进行数据传输的时候依赖于端口

二、TCP的数据格式

◇源端口和目的端口：各占2字节。端口是传输层与应用层的服务接口，传输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。

◇ 序号：占4字节。TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

◇ 确认号：占4字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。

◇ 数据偏移：占4位，它指出 TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是32位字(以4字节为计算单位)。

◇ 保留：占6位，保留为今后使用，但目前应置为0。

◇ 紧急URG：当URG=1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。

◇ 确认ACK：只有当ACK=1时确认号字段才有效。ACK=0时，确认号无效。

◇ 推送PSH：当TCP收到PSH = 1的报文段,就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。

◇ 复位RST ：当RST=1时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。

◇ 同步SYN：SYN = 1表示这是一个连接请求或连接接受报文。

◇ 终止 FIN：用来释放一个连接。FIN=1表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。

◇ 检验和：占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分，在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上12字节的伪首部。

◇ 紧急指针：占 16 位。指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。

◇ 选项：长度可变。TCP最初只规定了一种选项，即 MSS(最大报文段长度Maximum Segment Size)。MSS 告诉对方 TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。” MSS是 TCP 报文段中的数据字段的最大长度，数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段。

◇ 填充：为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。

◇ 窗口：占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。

三、TCP数据传输的全过程

TCP的三次握手
第一次握手：客户端向服务器端发送一个SYN包，并且客户端进入到SYN SEND状态等待服务器的确认
第二次握手：服务器收到SYN包以后，必须给客户一个SYN的确认，同时自己也会发一个SYN的包（SYN+ACK）一个确认包，服务器进入到SYN RECEIV状态
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK的包以后，向服务器发送一个确认包ACK
当包发送完毕后客户端和服务器之间就建立了TCP连接，进入到了ESTABLISHED的状态，完成了三次握手的工作，当数据的收发完成以后，双方希望将连接进行消除
TCP的四次挥手 第一次挥手：客户端向服务器端发送一个FIN报文，意思是说客户端没有数据要发送了，如果服务器还有数据没有发送完成，则可以继续发送数据。 第二次挥手：服务器端给客户端一个ACK的回馈，这个回馈告诉客户端，服务器已收到请求，但是还没准备好断开连接，让客户端进一步等待其他消息。客户端进入到一个FIN WAIT状态，继续等待服务器端的FIN报文。 第三次挥手：服务器端确定数据已经完全发送完毕以后，就会向客户端发送一个FIN的报文。这个FIN的报文告诉客户端，服务器的数据也完成了，现在可以关闭连接了 第四次挥手：客户端收到服务器端的FIN报文后，知道可以关闭连接了，会向服务器发送一个ACK之后进入到TAND WENK状态，如果服务器没有收到ACK，则可以重传。当服务器收到ACK后就知道可以断开连接了。 这时候客户端会等待一个RMSL（最大报文段的生存时间），等待了这样一个时间段后依然没有收到服务器端的任何回复，则说明服务器端以及正常关闭，则客户端也关闭连接。