TCP/IP知识总结（TCP/IP协议族读书笔记三）

接下来，总结传输层的两大协议UDP和TCP。

一.UDP（用户数据报协议）

　　讲UDP之间，先了解两个概念：有连接和无连接。

　　有连接：通信之前，通信双方必须建立一条通道；

　　无连接：不需要建立通道，发送方只管发，接收方收不收得到不关心。

　　而UDP叫做无连接、不可靠的运输协议。除了提供进程到进程（而不是主机到主机）的通信之外，就没给IP服务添加任何东西。此外，它还完成非常有限的差错检验。说完它的缺点，那它的优点呢？UDP是个非常简单的协议，只有最小的开销。不考虑可靠性，发送的消息又很短时，就可以用UDP！

　　这里又提到两个概念：进程到进程的通信，主机到主机的通信

　　进程到进程的通信：IP协议将报文交付给目的计算机，这是一种不完整的交付。这个报文必须交到正确的进程。这就是UDP干的。

　　完成进程到进程的通信有好几种方法，最常用的就是通过客户--服务器范例（C/S）。

　　在互联网中，主机是用IP来定义自己，而进程就需要用端口号来定义自己：熟知端口（0~1023）；注册端口（1024~49151）；动态端口（49152~65535）。常见的几个熟知端口7-->echo（把收到的数据回送到发送端）；13-->daytime（返回日期和时间）；69-->TFTP（简单文件传送协议）。

　　套接字：网络IP加端口号。

　　UDP有8个字节的固定首部，格式如下：



　　差错控制：当接收端使用检验和并检测出差错时，就悄悄的将这个用户数据报丢掉。

二.TCP（传输控制协议）

　　像UDP一样，TCP也是进程到进程的协议。因此，也使用端口号。与UDP不同的是，TCP是面向链接的协议，两个TCP之间建立一条虚连接（不是物理连接）也是可靠的。此外，TCP在运输层使用流量控制和差错控制机制。格式如下：



　　

控制位：

URG-->紧急指针字段值有效　　

ACK-->确认字段值有效

PSH-->推送数据

RST-->连接必须复位

SYN-->在连接建立时必须对序号进行同步

FIN-->终止连接

窗口值：这个字段定义对方必须维持的窗口值。注意到这个字段是16位长，因此窗口值的最大长度是65535字节。

接下来，看看TCP在整个通信过程中的时序：





　　从上图中我们清楚的看出，在连接开始阶段，客户端发送了个一个SYN报文段，报文段中只有SYN标志位被置为1，用来同步序号，消耗一个序号。接下来服务器发送了一个SYN+ACK的报文段，同步自己的初始序号，以便向客户端发送字节。同时发出一个ACK确认报文，表面确认收到来自客户端的SYN报文，并期望客户端继续发送下一个序号。SYN+ACK，不携带数据，消耗一个序号。ACK如果不携带数据，就不消耗序号。

　　再来看连接关闭阶段的四次握手：从客户端到服务器的收据传送结束了，给服务器发送一个FIN报文段，连接进入半关闭，客户端进入FIN_WAIT状态。这时服务器仍然可以发送数据。当服务器已经把所有处理过的数据都处理完毕后，就发送一个FIN报文段，并且被客户发来的ACK予以确认。

TIME_WAIT：

　　收到第二个FIN，已发送ACK；等带2MSL超时。可是我们为什么要2MSL的时间进行TIME_WAIT呢？两个理由：1.如果最后一个ACK报文段丢失了，那么服务器TCP以为它的FIN丢失了，如果客户端进入CLOSED状态，并在2MSL计时器超时就关闭了这条连接，那么客户端永远收不到FIN，服务器也就永远收到关闭的ACK。2.前一个连接中的重复报文有可能到达新的连接中，被解释为属于新连接的报文段，为了避免这个问题，就设置为了2MSL的等待时间。