• 第七章 TCP和UDP原理


    一、引入

    1.TCP/IP协议族的传输层协议主要包括TCP和UDP

    2.TCP是面向连接的可靠的传输层协议。它支持在并不可靠的网络上实现面向连接的可靠的数据传输

    3.UDP是无连接的传输协议,主要用于支持在较可靠的链路上的数据传输,或用于对延迟较敏感的应用

     

    二、TCP/IP传输层的作用

    1.传输层作用:

    1)提供面向连接或者无连接的服务

    2)维护连接状态

    3)对应用层数据进行分段和封装

    4)实现多路复用

    5)可靠的传输数据

    6)执行流量控制

     

    三、TCP的基本原理

    1.特点

    三次握手->建立可靠连接

    确认机制->应答接收

    端口号->多路复用

    序列号->丢失检测、乱序重排

    完整性校验->差错检测

    窗口机制->流量控制

     

    2.TCP封装

     

     

     

    3.TCP/UDP 端口号

     

     

     

    4.TCP建立过程

    1)建立

      HostA                                      HostB

     

     

     

    2)拆除

      HostA                                      HostB

     

     

     

    3)传输确认

     

     

     4)超时重传

     

     

     5)滑动窗口

    6)三次握手过程说明: 

    1、由客户端发送建立TCP连接的请求报文,其中报文中包含seq序列号,是由发送端随机生成的,并且将报文中的SYN字段置为1,表示需要建立TCP连接。(SYN=1,seq=x,x为随机生成数值)


    2、由服务端回复客户端发送的TCP连接请求报文,其中包含seq序列号,是由回复端随机生成的,并且将SYN置为1,而且会产生ACK字段,ACK字段数值是在客户端发送过来的序列号seq的基础上加1进行回复,以便客户端收到信息时,知晓自己的TCP建立请求已得到验证。(SYN=1,ACK=x+1,seq=y,y为随机生成数值)这里的ack加1可以理解为是确认和谁建立连接

    3、客户端收到服务端发送的TCP建立验证请求后,会使自己的序列号加1表示,并且再次回复ACK验证请求,在服务端发过来的seq上加1进行回复。(SYN=1,ACK=y+1,seq=x+1)

     7)四次挥手过程说明: 

    1、客户端发送断开TCP连接请求的报文,其中报文中包含seq序列号,是由发送端随机生成的,并且还将报文中的FIN字段置为1,表示需要断开TCP连接。(FIN=1,seq=x,x由客户端随机生成)

    2、服务端会回复客户端发送的TCP断开请求报文,其包含seq序列号,是由回复端随机生成的,而且会产生ACK字段,ACK字段数值是在客户端发过来的seq序列号基础上加1进行回复,以便客户端收到信息时,知晓自己的TCP断开请求已经得到验证。(FIN=1,ACK=x+1,seq=y,y由服务端随机生成)


    3、服务端在回复完客户端的TCP断开请求后,不会马上进行TCP连接的断开,服务端会先确保断开前,所有传输到A的数据是否已经传输完毕,一旦确认传输数据完毕,就会将回复报文的FIN字段置1,并且产生随机seq序列号。(FIN=1,ACK=x+1,seq=z,z由服务端随机生成)


    4、客户端收到服务端的TCP断开请求后,会回复服务端的断开请求,包含随机生成的seq字段和ACK字段,ACK字段会在服务端的TCP断开请求的seq基础上加1,从而完成服务端请求的验证回复。(FIN=1,ACK=z+1,seq=h,h为客户端随机生成) 
    至此TCP断开的4次挥手过程完毕

    四、UDP的基本原理

    1.UDP封装

     

     2.TCP和UDP的对比

     

     

    五、本章总结

    1.TCP和UDP通过端口号标识上层应用和服务

    2.TCP通过三次握手建立可靠连接

    3.TCP通过校验和进行差错校验,通过序列号、确认和超时重传机制实现可靠传输,通过滑动窗口实现流量控制

    4.UDP实现简单、资源占用少,实时性强,适用于可靠性高的网络和延迟敏感的应用

     

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