UDP、TCP基础笔记

UDP：用户数据报协议

UDP是一个简单的面向数据报的协议：进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报;

1.UDP首部：UDP首部是有8字节组成

1）16bit源端口号和16bit目的端口号

2）16bitUDP长度：指的是UDP首部和UDP数据的字节长度;

3）UDP检验和：UDP和TCP在首部中都有覆盖它们首部和数据的检验和。UDP的检验和是可选的，而TCP的检验和是必选的。UDP的检验和覆盖了它的首部和数据，其计算方式和IP的检验和是有一定区别的。首先，IP的检验和计算的只是首部没有数据部分，其次，UDP数据报的长度可以为奇数字节，那么在计算检验和的时候要在最后添加0进行不齐，最后，如果UDP数据的接收端发现检验和有错那么就会直接丢弃掉数据;

2.IP分片

1）为什么要分片

物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大单元（MTU），所以当IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它除了要判断向本地哪个接口发送数据外，还要查询该接口获得其最大传输单元（MTU）。如果查询出来的最大传输单元小于要传输的IP数据报长度，那么就要进行IP分片;

2）与IP分片相关的首部字段是哪些

在IP首部中，标识字段，标志字段和片偏移字段是用来对IP数据报进行分片的。我们接下来一一讨论这些字段的用处是什么。首先，标识字段，这个字段对于要发送的IP数据报来说是唯一的，每个分片都会复制这个字段（表明了它们产生与同一个大的IP数据报，一母同胞）。其次，标志字段，这个字段占3bit，其中一位用来表示“还有分片”，所以除了最后一个分片外其他分片的这一位都会置为1。标志字段还有一位用来表示“不分片”，如果这一位置为了1，那么IP数据报就不会进行分片（如果IP数据报长度大于MTU那么就会产生ICMP不可达差错报文）。最后，片偏移字段，指的是该片偏移原数据报开始处的位置。

3）分片后每个分片的构成

IP分片后，每片就成为了一个分组，具有了自己独立的IP头部（这个头部的IP长度字段需要更改为当前分片的长度），具有了自己独立选路的特性（这也使得IP分片到达接收端可能会出现失序的现象）。值得注意的是每个分片都有自己的IP头部，但是只有第一个分片是具有传输层协议的头部，其他分片都没有。

TCP：传输控制协议

TCP向应用层提供的服务是与UDP向应用层提供的服务是不同的，TCP协议提供了一种面向连接的，可靠的字节流服务。

1.TCP协议如何保证其可靠性

1）应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块;

2）当TCP发送一段后，它将启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文（超时与重传策略）;

3）对收到的数据TCP总是会发送一个确认;

4）TCP首部的检验和是必须的（超时与重传策略）;

5）丢弃已传数据报;

6）提供流量控制机制（TCP缓冲区）;

7）提供失序重排机制（保证了以正确的顺序提交给应用层）;

2.TCP协议的首部构成

如果不算上任选字段，TCP首部通常是为20个字节的，其组成字段为：

1）16位源端口号和16位目的端口号（它们确定了一个TCP的连接）

2）32位序号：用来标识从TCP发送端向TCP接收端发送的数据字节流，每发送一个字节的数据序号增加1，其取之范围为0到65534，当超过这个范围后重新从0开始;

3）32位确认序号：包含的是发送确认一端期望的下一个序号，也就是说确认序号存储的是上次接收数据序号+1的值;

4)4位首部长度

5）6bit标志字段：它们中可以有多个位同时置为1，其中包括URG(紧急指针有效)，ACK(确认序号有效)，PSH(接受方应该尽快将这个报文交给应用层)，RST(重新连接)，SYN(同步序号用来发起一个连接)，FIN(发送端完成发送任务)

6）16位窗口大小字段：TCP的流量控制是由连接的每一端通过窗口大小来提供的，窗口大小为字节数，这个值是接收端期望接收的字节;

7）检验和字段：其覆盖了TCP的首部和其数据部分，对于TCP来说是一个强制字段，一定是由发送端计算存储，由接收端进行验证的;

8）16位紧急指针字段

9）任选字段