TCP/IP 总结

• TCP/IP协议族体系结构和主要协议

下层协议通过封装为上层协议提供相应的接口，通过头部信息中的类型字段实现分用。‘

• ARP协议工作原理

 　　主机向自己所在的网络广播一个ARP请求，目标地址会回应一个ARP应答，包含自己的物理地址。对于经常访问或最近访问的IP会放入ARP高速缓存。

• ICMP：

　　一类是差错报文，用来回应网络错误。一类是查询报文，用来查询网络信息。

　　ICMP重定向报文：断定引起重定向的IP数据报应该使用哪个路由器来转发，并且以此来更新路由表。

 

• IPV4头部信息

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头部长度：有几个32bit，4位最多表示15，所以头部最多是60.

标识：同一个数据报的所有分片的标识相同。

片偏移：分片相对于原始IP数据报的开始。

头部校验和：CRC检验IP头部是否损坏。

• IP模块工作流程

1. 对头部做CRC校验。
2. 查看是否设置了源站路选项（如果是则调用数据报转发子模块来处理）
3. 查看是否发送给本机（是，选择上一层分用的协议。否，调用数据报转发子模块处理）

• TCP协议
• 特点：面向连接，字节流，可靠传输。（tcp连接是全双工的）

• TCP头部信息

32位序号：初始化为ISN，后续的序号为ISN+携带数据第一个字节的偏移

32位确认号：基于TCP的可靠链接，每次收到数据都需要确认。

4位头部长度：最大15个4字节，也就是60

6位标识：

　　URG：紧急指针是否有效。

　　ACK：携带ACK的保文为确认报文

　　PSH：接收端应立即从缓冲区读走数据

　　RST：复位报文

　　SYN：同步报文（请求连接）

　　FIN：结束报文段

窗口大小：缓冲区还能容纳多少字节的数据。

选项：

　　kind=2 最大报文段长度选项一般是1460（1500 - 40）

　　kind=3 窗口扩大因子（只能出现在同步报文中）

　　kind=4 选择性确认

　　kind=5 是kind=4的补充，标记了不连续的数据块

　　kind=8 精确计算通信双方的回路时间。

• TCP三次握手

• 连接超时

具有相同的序号值，发送的时间间隔：1s 2s 4s 8s 16s五次重传，全部失败后放弃连接并通知。

• TCP四次挥手

• TCP状态转移图

• connect失败原因：

1. connect的目标端口不存在
2. connect在超时时间内未收到服务器的确认报文

• TIME_WAIT状态
  1. 可靠终止TCP连接
  2. 保证让迟来的TCP报文有足够的时间被识别并丢弃（2*MSL）
• 复位报文段

1. 访问不存在的端口

2. 异常终止链接（SO_LINGER）
3. 处理半打开连接

• 延迟确认（服务器端）

不马上确认上次收到的数据，在一段延迟后查看是否有数据要发送，与确认报文一起发送，减少TCP报文的数量。

• 超时重传

与连接超时一样，一共执行5次，五次均失败的情况下有ARP和IP接管（发送广播查询ip）。

• 拥塞控制

SWND（一次性写入的数据）太小，会导致网络延迟。太大，会导致网络拥塞，频繁丢包。

判断拥塞发生的方法：

1. 传输超时（TCP重传定时器溢出）

2. 接收到重复的确认报文段

慢启动和拥塞避免（通过RTT时间判断）：CWND从1开始以次方的方式增加，知道达到ssthresh的值，每次收到确认加一。一旦发生拥塞，ssthresh的值减半，CWND重新从1开始次方增加。

快速重传和快速恢复（每收到一个无序报文就立即发出重新确认）：快重传因为收到了三个重新确认报文，则不必等他超时。快速恢复时ssthresh减半，CWND减半并每次收到确认后加1。