TCP/IP

[Lmagic16]

维基百科

TCP/IP协议族

• OSI七层模型与TCP/IP五层模型
  
  维基百科中将TCP/IP的数据链路层和物理层看作网络接口层。
• 网络层
  IP协议,其支撑协议：ICMP、ARP、RARP、IGMP；
  IP协议：不可靠、无连接的数据报协议，尽最大努力的服务，不提供差错检测或跟踪；
• 传输层
  UDP协议：提供无连接通信，且不对传输包进行可靠性确认；

TCP特性

• 提供一种面向连接的、可靠的字节流服务；
• TCP使用校验和，确认和超时重传机制来保证可靠传输；
• TCP给数据分节进行排序，并使用累积确认保证数据的顺序不变和非重复；
• TCP使用滑动窗口机制来实现流量控制，可动态改变窗口的大小；
• 使用拥塞窗口进行拥塞控制，指数或线性增长控制窗口大小；
• 发送方的发送窗口是取滑动窗口和拥塞窗口的最小值；
  注意： TCP 不是 100% 可靠的协议，它所能提供的是数据的可靠递送和故障的可靠通知。

TCP和UDP的区别

TCP面向连接、采用流模式、保证报文的顺序和正确性
UDP无连接、不保证报文的正确性，可能丢包
UDP相对来说，效率高、速度快、占用资源少、不可靠

三次握手

TCP以全双工方式发送数据，为了保证在不可靠信道上数据的可靠传输。
三次握手建立连接的目的：知道双方的存在，同步开始序列号，协商一些参数。
1. 过程

a. 发送方发送同步报文，即SYN标志位为1，以及同步的初始序列号seq=x。
b. 接受方收到后，知道对方要和我同步初始序列号，并建立连接。于是发送同步+确认报文，即发送SYN，ACK标志位都为1，以及同步的初始序列号seq=y，和期待收到的下一个报文的序列号ack=x+1。
c. 发送方收到接收方的信息后，知道自己的信息已经成功发送到收方，并且收方也确认和我同步序列号。这时候发送方会发送确认报文，即ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。于是建立连接，双方已经同步序列号，之后双方可以互发数据。
ack的作用是告诉对方自己已经收到的序列号和期望收到的序列号。
2. 为什么需要三次握手？
a. 在两次握手之后，发送方知道自己的同步序列号已经到达对方，并且知道对方的初始序列号。但这时候，接收方不知道自己的序列号有没有正确发往发送方。为了双方正确同步序列号，需要三次握手。假如两次握手可能会带来资源浪费的问题。如果A往B第一次发送的请求因为网络原因卡住，A会再次往B发送请求建立连接，若A和B的第二次连接正常，传输数据后正常断开之后，A的第一次请求网络好了这时候到达了B，B会以为这是A的正常请求，B回复了ack之后，如果没有三次握手，连接就建立了，服务器会为该连接分配资源，但其实A根本没有想要建立该链接。这样就会浪费不必要的资源。
b. 从宏观的角度来说，为了能在不可靠的信道上进行可靠的全双工通信，最小的交互的次数是三次。第一次握手，接收方知道他的接收信道没有问题；第二次握手，发送方知道他的发送信道和接收信道都没有问题，这时候，接受方不知道它的发送信道有没有问题。所以还需要一次握手，这样双方都能确定自己的接收和发送信道没有问题。

四次挥手

1. 过程

a. 发送方发送FIN=1表示自己没有数据再往对方发送，附带自己的序列号seq=u；
b. 接收方收到之后，回复ACK，ack=u+1表示已经收到。附带自己的序列号seq=v；
c. 接收方发送FIN=1表示自己没有数据要发送，附带ack=u+1和序列号seq=w；
d. 发送发收到对方的FIN之后，回复ACK，ack=w+1表示自己已经收到，此时连接释放，附带自己的序列号seq=u+1。
2. 为什么需要四次挥手？
因为TCP是全双工通信，可能A没有数据发往B，但B这时候可能还有数据要发往A。
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