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  • TCP和UDP相关记录

    有关于计算机网络的知识,准确来说我也忘得差不多了,现在要开始找实习了。努力从新学一下,记录在这里以防丢失。

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    首先对于网络层次有很多种分法。大致有7层结构、5层结构、4层结构

    七层解构是osi的协议体系结构,顺序大致为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。

    四层协议体系结构是tcp/IP的参考模型,因为七层结构太过复杂而且不实用所以产生了四层协议体系结构,大致为网络接口层、网络层、传输层、应用层。

    五层协议体系是综合了俩种的结合体,大致分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

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    首先分辨TCP/IP实际上是一个协议簇。里面包括了很多的协议,udp是其中之一,因为tcp和ip都是很重要的协议,所以就命名了。

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    对于tcp/ip协议集的四层结构,大致包括以下这几种

    应用层:网络应用程序以及他们的应用层协议存留的敌方。包含了许多协议,例如HTTP(web应用)、SMTP(邮件传输)、FTP(文件传输)还有我们使用的dns域名系统。我们把位于应用层的信息分组叫做报文。

    传输层:应用程序端点之间传送应用层报文。有TCP和UDP俩个传输层协议。

    TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务,这种服务包括了应用层报文向目的地确保传递和流量控制。TCP也将长报文划分为短报文,并提供了拥塞控制机制,因此,当网络拥塞时,发送方可以抑制传输速率。

    UDP向他的应用程序提供了无连接服务,这是一种不提供不必要服务的服务,没有可靠性,又有流量控制,也没有拥塞控制。

    传输层信息的分组叫做报文段。

    网络层:网络层负责将数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。在一台源主机中的因特网传输层协议(tcp或者udp)向网络层递交传输层报文段和目的地址。

    网络层包括了IP协议、internet控制信息协议(ICMP)、地址解析协议(ARP)、反向地址解析协议(RARP)

    网络接口层:功能包括IP地址与物理地址硬件的映射,以及将IP封装成帧,基于不同硬件类型的网络接口,网络访问层定义了和物理介质的链接。

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    TCP是面向连接的协议,也就是说,在收发数据前,必须和对方建立可靠的链接。一个TCP链接必须要经过三次对话才能建立起来,简单来说就是

    1.主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给B,向B请求建立连接,通过这个数据段,主机A告诉主机B俩件事情, 我想和你通信;你可以使用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

    2.主机B接收到主机A的请求后,用一个带有确认应带(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,也告诉主机A俩件事情, 我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

    3.主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已经收到B的数据段。我已经收到回复,我现在要开始传输数据了。

    三次握手的特点:没有应用层的数据,SYN这个标志位只有在TCP建产连接的时才会被置1,握手完成后SYN标志位被置0.

    断开连接的时候需要4次

    A:数据传完了,可以停止吗?

    B:消息受到,但是我还没有准备好,请等一下。

    B:好了可以停止了。

    A:好的,过一会没有其他消息我就关闭了,

    1.当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP链接的请求

    2.主机B收到FIN后对其做出响应,确认这一方向上的TCP链接将关闭,将ACK置1

    3.由B端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1.

    4.主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭后结束。

    ACK  TCP报头的控制位之一,对数据进行确认,确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段都受到了。比如确认号为X,则表示前X-1的数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保持数据完整性。

    SYN 同步序列号,TCP建立连接时将这个位置换为1。

    FIN 发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置换为1

    UDP

    1.UDP是一个非连接的协议,传输数据之前源端与终端不建立链接,当它想传送的时候就简单的去除应用程序的数据,并尽可能快的把它发送过去。所以在发送端,UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力,和带宽的限制,在接收端,UDP把每个消息段放在队列中,应用程序每次从队列中读一个消息段

    2.由于传输数据不建立连接,因此也就不需要维护连接状态,包括收发状态等,因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的信息。

    3.UDP信息包的标题很短,只有8个字节,远少于TCP的20个字节。

    4.吞吐量不受拥挤控制算法的调节,只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端机性能的限制。

    5.UDP使用尽最大努力的交付,不保证可靠交付,因此主机不需要维持复杂的链接状态表(这里面有许多参数)。

    6UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序叫下来的报文,在添加首部以后就向下交付给IP层。既不拆分,也不合并,而是保留这些报文的边界,因此,应用程序需要选择合适的报文大小。

    经常使用的ping来测试俩台主机间TCP/IP通信是否正常,其实PING命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,然后对方主机确认收到数据包,如果数据包是否达到的消息及时返回,那么网络就是通的。

    TCP和UDP的区别

    1.基于连接和无连接。

    2.对系统资源的要求(TCP较多,UDP较少)

    3.UDP程序结构比较简单

    4.流模式与数据报模式

    5.TCP保证数据正确性,而UDP可能会丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证。

    关于流模式和数据报模式的大致样子

    以下求助百度来的

    第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SENT状态,等待服务器确认;SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。

    第二次握手服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

    第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态,完成三次握手。

    完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据,在上述过程中,还有一些重要的概念:

    未连接队列

    三次握手协议中,服务器维护一个未连接队列,该队列为每个客户端的SYN包(syn=j)开设一个条目,该条目表明服务器已收到SYN包,并向客户发出确认,正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于SYN_RECV状态,当服务器收到客户的确认包时,删除该条目,服务器进入ESTABLISHED状态。

    关闭TCP连接:改进的三次握手

    对于一个已经建立的连接,TCP使用改进的三次握手来释放连接(使用一个带有FIN附加标记的报文段)。TCP关闭连接的步骤如下:

    第一步,当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时,TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段(FIN表示英文finish)。

    第二步,主机B收到这个FIN报文段之后,并不立即用FIN报文段回复主机A,而是先向主机A发送一个确认序号ACK,同时通知自己相应的应用程序:对方要求关闭连接(先发送ACK的目的是为了防止在这段时间内,对方重传FIN报文段)。

    第三步,主机B的应用程序告诉TCP:我要彻底的关闭连接,TCP向主机A送一个FIN报文段。

    第四步,主机A收到这个FIN报文段后,向主机B发送一个ACK表示连接彻底释放。

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