网络协议-网络分层、TCP/UDP、TCP三次握手和四次挥手

网络的五层划分是什么？

• 应用层，常见协议：HTTP、FTP
• 传输层，常见协议：TCP.UDP
• 网络层，常见协议：IP
• 链路层
• 物理层

TCP 和 UDP 的区别是什么

• TCP/UDP 都属于传输层的协议
• TCP 是面向连接的传输层协议，能够准确可靠的把数据传递给对方，当数据有丢包情况会重发，但是需要在建立和断开连接需要至少7次的发包和收包，会浪费网络流量，主要用在对可靠性要求较高的地方。
• UDP 是面向无连接的传输层协议，意思是只负责传输数据，不能确保对方是否收到数据和数据的正确顺序，数据的正确性由应用层来校验。主要用于高速传输和实时性要求较高的场合如音视频会议，广播。

TCP 三次握手和四次挥手

• 先来张时序图
  
• 来张自己使用 wireShark 抓取的 tcp 数据包和 wireShark 生成的流量图
  • 数据包(三次握手是完整的，四次挥手不完整，丢了一个包)
    
  • 流量图(三次握手是完整的，四次挥手不完整，丢了一个包)
    

序号，确认号

• 序列号 Sequeuece number(Seq): 数据包本身的序列号，初始序列号是随机的。
• 确认号 Acknowledgment number(Ack): 在接收端，用来通知发送端数据成功接收
• 标志位，标志位只有为 1 的时候才有效
  • SYN: 创建一个连接
  • ACK: 确认接收到的数据
  • FIN: 终结一个连接

TCP 三次握手

• TCP 三次握手图
  

1. 第一次握手：客户端向服务器端发送报文，报文中设置标志位SYN=1,生成随机序列号 Seq = x,这时客户端进入 SYN_SENT 状态。
   
2. 第二次握手： 服务器端收到客户端的报文，由 SYN=1 可以知道客户端请求建立连接。服务器端给客户端发送报文，设置标志位 SYN=1，ACK=1， 生成随机序列号 Seq=y,设置确认号 Ack = x+1 ，这是服务器端进入 SYN_RCVD 状态
   
3. 第三次握手： 客户端接收到服务器的报文，检查 ACK 是否为 1，Ack 是否为 x+1 , 如果正确则将标志位 ACK 置为 1， Ack 置为 y+1，并将该数据包发送给服务器端，服务器端检查 ACK 是否为 1，Ack 是否为 y+1，如果正确则连接建立成功，服务器端和客户端进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手。
   

• 为什么需要三次握手，两次确认？
  • 为什么客户端还要发送一次确认呢，主要是为了防止已失效的连接请求报文突然又传送到了服务器端，造成错误。比如：客户端发送连接请求，因为网络或者一些其他因素造成没有在一定时间到达服务器端，所以客户端没有收到确认。于是客户端会重发一次连接请求，通过三次握手与服务器建立连接，但是这时上次的请求到达服务器端了，服务器会误以为客户端又发来了一次新的连接请求，会向客户端发送报文同意建立连接，但是客户端已经建立了，就会放弃掉该报文，服务器端没有收到响应，也就不会建立连接了。

TCP 四次挥手

• 四次挥手数据包
  

• 四次挥手流量图
  

• 由于 TCP 连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这一原则是当一方数据发送完成，发送一个标志位为 FIN 的报文来终止这一方向的连接，收到标志位为 FIN 的报文意味着这一方向上不会再收到数据了。但是在 TCP 连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了 FIN 。发送 FIN 的一方执行主动关闭，另一方则执行被动关闭。

• 第一次挥手：客户端发送报文，标志位 FIN =1，Seq = n，此时客户端进入到 FIN_WAIT_1 状态，表示客户端没有数据要发送给服务器
  

• 第二次挥手：服务端收到客户端发送的 FIN 报文，然后向客户端发送一个报文，设置标志位为 ACK =1 ,确认序列号为Ack = n+1 ，这是服务端进入 CLOSE_WAIT 状态.表示客户端到服务端的发送连接已经断开。
  

• 第三次挥手：服务器发送报文到客户端，报文标志位 FIN =1 序列号为 Seq = m,用来关闭服务器到客户端的数据传输，服务端进行 LAST_ACK 状态
  

• 第四次挥手：客户端收到服务器发送的标志位为 FIN 的报文，客户端进入到 CLIENT_WAIT 状态，等待2MSL时间。然后发送一个标志位为 ACK = 1 的报文，确认序列号为 Ack = m+1 。完成四次挥手。
  

• 为什么要等待 2MSL

  • 客户端发送的第4次握手报文，服务器没有收到。这时候服务器端会再次发送一个 FIN =1 的报文，而这个时候客户端还处于 CLIENT_WAIT 状态，所以可以再次发送确认消息。

• TCP 发送失败重发情况
  

• 抓包环境

  • whireShark: 2.6.1
  • Android device: HTC D820U
  • Android Version: 6.0
  • Android IP : 192.168.123.103
  • Destination IP : 183.192.196.182

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