计算机网络-TCP协议

1.OSI七层模型，各层协议，TCP/IP四层模型 从下到上依次是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 四层：网络接口层、网络层、传输层、应用层。 数据链路层：PPP点对点传输协议，交换机。 网络层：IP、ICMP（ping）、路由器。 传输层：UDP、TCP。 应用层：UDP 对应 DNS域名解析、TFTP简单文件传输协议 TCP 对应 HTTP、Telnet远程登录、SMTP 简单邮件传输协议、 2.TCP 三次握手与四次挥手 因为 TCP 是双向的，所以建立连接时：首先 客户端向服务器 发送 SYN=1 的报文，SYN 表示请求连接进行同步，Seq序列号为 x，客户端处于 SYN Send 同步已发送状态。 服务器需要确认收到报文，ACK置1，ack 表示希望收到的下一个报文的序号，=x+1,而服务器也需要与客户端建立连接并同步序列化，所以 SYN=1，假设序列号 Seq 是 y，报文的每个字节都会有编号， Seq 是第一个字节的编号。 发送报文后服务器处于 SYN Rcvd 状态。 客户端收到响应报文后会处于 established 连接已建立，它也需要确认服务器的连接，ACK置1，ack=y+1,序列号 Seq=x+1。服务器收到这个报文后也处于 established 连接已建立状态。 挥手：客户端先与服务器断开连接，发送 FIN 报文，处于 FIN WAIT1 状态，假设这个报文序列号是 a； 服务器需要确认收到，响应报文的 ACK 置1，ack=a+1，假设序列号是 b，之后服务器处于 wait-closed 等待关闭状态。 客户端收到响应后会处于 FIN WAIT2 状态。 接下来服务器需要与客户端断开连接，发送 FIN 报文，这个报文的序列号 是 c，之后服务器处于 last-ack 最后确认状态。 客户端收到响应后需要确认 发送报文 ACK置1，序列号 Seq=a+1,ack=c+1,处于 time-closed 状态，经过 2 MSL 后变为 closed 连接关闭状态。 服务器收到报文就会处于 closed 关闭状态。 为什么是 2MSL[max segement livetime] 呢？ (1)因为如果服务器发来 FIN 后，客户端发送的确认报文 ACK 出现了丢包情况，那服务器没有被确认，就会不断地发送 FIN 报文，所以客户端不能立即关闭，需要等待一段时间。 (2)经过 MSL 后这次报文都会消失，下一次就是新的报文了。 为什么是三次握手，挥手却是四次呢？ 因为握手 SYN 与 ACK 可以在一次报文中同时发送，而 挥手 FIN 与 ACK 不能同时发送。 其实，通过WireShark 抓包可以看到 FIN 与 ACK 在一次报文中发送的情景，但是这是作为客户端，关闭浏览器进行抓包的，并不清楚服务器那边发送报文的情况。 3.TCP 与 UDP 的区别 TCP 是面向连接的，会按序重组，是可靠的传输，UDP 不面向连接，尽最大可能交付，不保证可靠。 TCP 面向字节流，有滑动窗口机制实现流量控制。 TCP 是点对点的，而 UDP 可以是一对一、一对多、多对多的。 4.TCP 滑动窗口机制 TCP 传输数据是一批一批的，就像窗口一样，随着数据被确认，窗口大小会变化，所以说是 滑动窗口。 TCP 发送端的数据分为 已发送已确认、已发送未收到对方确认、未发送已确认 和 未发送未确认，已发送未确认 和 未发送已确认的数据组成了 发送窗口。发送窗口的大小受硬件、应用的限制（比如 发送速率不能快于 应用处理数据的速率）、对方接受窗口的大小。 TCP 接收端的数据分为 已接受已确认、未接受已确认、未接受未确认的，未接受已确认的数据组成了 接受窗口。 在 TCP 协议报文中，有个字段“窗口”，规定了窗口的大小，它是 2 字节的，也就是 16 位，所以滑动窗口的最大容量就是 2 的 16 -1 = 65535 个字节。 还有个字段“选项”，有规定滑动窗口扩大因子。 5.TCP 窗口的大小为0 意味着什么 接收方不会再等待，而是启动计时器，定时发送一个试探报文给对方，试探报文是没有数据的，如果发送方窗口大小不为0 就会进行传输；否则就重启计时器，这个计时器叫持续计时器。 6.TCP 网络拥塞控制 网络拥塞的实质是 对网络资源的请求大于可提供的资源。解决的方法无非是：减少请求（比如 限制请求） 和 提供更多资源，比如 增加链路。 出现 分组丢失 是拥塞的一个征兆，而不是本质原因。 TCP 实现网络拥塞控制的方法：慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复。 慢启动：TCP 建立连接后不是立即发送最大数据段 MSS max segement size的数据，比如说，它第一次传输时是 100 个字节，收到 ACK 确认后，第二次是 200 个字节，依次类推。慢启动中维护了一个 拥塞窗口，实际传输数据的大小是 阻塞窗口 和 发送窗口中的最小值，初始 阻塞窗口的大小 ，是 1MSS，当 计时器没有超时，且 收到确认之后，阻塞窗口就会成 2 倍增长，以此类推，直到出现分组丢失的情况，这个节点叫 慢启动阈值，这时会将 拥塞窗口恢复至初始值，阈值变为原来的 1/2，再次进行慢启动，直到第二次达到阈值，就会触发 拥塞避免机制。 拥塞避免：拥塞窗口扩容不是以 2 倍，指数形式的，而是以线性扩容。 快重传：当接收方收到 3 次相同的 ACK，就会认为出现了丢包的情况，这时即使没有到计时器的时间，也会清零计时器 ，进行重传。这样相比 计时器超时后才重传快。 快恢复：快重传发送丢失的数据后，拥塞窗口的大小会变为阈值的一半，然后执行拥塞避免算法，使拥塞窗口慢慢加大。