花样云做网站怎样,济源建设网站,网站制作简单模版,什么是建设企业网站目录 1.TCP头部格式2.TCP协议的特点3.TCP如何封装与分用4.通过序列号和确认应答号提高可靠性1.32位序列号2.32位确认应答号3.保证可靠性4.为什么序列号和确认应答号是单独的字段 5.窗口大小1.TCP的发送和接收缓冲区2.窗口大小 6.连接管理机制 1.TCP头部格式 TCP全称为传输… 目录 1.TCP头部格式2.TCP协议的特点3.TCP如何封装与分用4.通过序列号和确认应答号提高可靠性1.32位序列号2.32位确认应答号3.保证可靠性4.为什么序列号和确认应答号是单独的字段 5.窗口大小1.TCP的发送和接收缓冲区2.窗口大小 6.连接管理机制 1.TCP头部格式 TCP全称为传输控制协议(Transmission Control Protocol)人如其名, 要对数据的传输进行一个详细的控制 源/目标端口号表示数据是从哪个进程来到哪个进程去 序列号在建立连接时由计算机生成的随机数作为初始值通过SYN包传给接收端主机后续每发一次数据就累加一次数据字节数大小 用来解决网络包乱序问题 确认应答号指下一次期望收到的序列号发生端收到这个确认应答号后可以认为这个序列号之前的数据都已经被正常接收 用来解决丢包问题 序列号和确认应答号 将请求和应答进行一一对应允许部分确认丢失或者不给应答 4位TCP报头长度表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节)所以TCP头部最大长度是15 * 4 60 6位标志位 URG该位为1时表明紧急指针字段有效 它告诉系统此报文段中有紧急数据应当尽快传输(相当于高优先级的数据)而不要按原来的排队顺序来传送 ACK该位为1时表明确认应答字段有效 TCP规定除了最初建立连接时的SYN包之外该位必须置为1 PSH该位为1时提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读取走 督促对方尽快将数据进行向上交付 RST该位为1时表示要求重新建立连接以下四种情况会发送RST包 端口未打开请求超时提前关闭在一个已关闭的socket上收到数据 SYN该位为1时表示希望建立连接并在序列号的字段进行初识序列号值的设定FIN该位为1时表示今后不会再有数据发送希望断开连接 16位窗口大小 16位校验和发送端填充CRC校验。接收端校验不通过则认为数据有问题。此处的检验和不仅包含TCP首部也包含TCP数据部分 16位紧急指针标识哪部分数据是紧急数据 40字节头部选项 2.TCP协议的特点 面向连接一定是一对一才能连接不能像UDP协议那样可以一个主机同时向多个主机发生消息也就是一对多是无法做到的可靠的无论网络链路层出现了什么变化TCP都可以保证一个报文一定能够到达接收端字节流 消息是没有边界的所以无论消息有多大都可以进行传输并且消息是有序的当前一个消息还没收到的时候即便收到了后面的字节那么也不能交付给应用层去处理同时对重复的报文会自动丢弃 3.TCP如何封装与分用 4位首部长度 它表示的是TCP的首部长度基本单位是4字节 能够表示的范围 [0000 , 1111]当这个字段填入的是1111时**(即15)**那么TCP首部长度为 15 * 4 60 字节TCP首部长度 - TCP标准长度 60 - 20 40字节这个就表示选项字段的长度一般4位首部长度用0101表示(即5)那么TCP首部长度就等于20字节也就是TCP的标准长度 如何封装将应用层的有效载荷加上TCP的首部长度交付给下一层如何分用 根据4位首部长度计算出TCP的标准长度与选项长度如果TCP的标准长度刚好是20字节那么剩下的就是有效载荷如果大于20字节则减去20字节后得到选项字段的长度再读取完选项的长度后便可得到有效载荷 4.通过序列号和确认应答号提高可靠性
1.32位序列号
对于32位序列号TCP将每个字节的数据都进行了编号即为序列号从下图可以看出当想要发送比较大的数据时TCP会将这些数据按字节进行编号然后按照编号的顺序发送给服务器 这样一来32位序列号的作用就是能够保证报文的按序到达 **注意**客户端向服务端发送报文时序列号初始值并非为0而是随机初始化这个序列号
2.32位确认应答号
32位确认应答号主要是用来对历史报文数据的一个响应以客户端发送报文给服务端为例 当客户端发送报文给服务端时本质上发送的是序列号如果发生的序列号为100当服务端收到客户端发来的序列号后服务端就会给客户端响应一个报文报文内部附带着确认应答号这个确认应答号就是对客户端发来的序列号1
3.保证可靠性 最核心的机制就是基于序号的确认应答机制 TCP不能做到100%可靠但是通过应答机制来确保上一条信息是不是100%被对方收到 只要有一条信息应答了就可以肯定上一条消息是可靠的被对方收到了 当客户端向服务端发送了0~100之间的数据时本质上就是发送了一个报文如果服务端没有响应那么客户端就不知道自己发出的数据是否被服务端收到所以只有当服务端给客户端一个响应后客户端就知道自己刚刚发出的数据已经被服务端收到了这个确认应答号就保证了历史报文的可靠性
4.为什么序列号和确认应答号是单独的字段 如果TCP的报头将这两个字段设计成了一个字段(这里假设为序列号)那么新的TCP头部格式如下 如下图所示当客户端向服务端发送数据时服务端给出响应当服务端给客户端发送数据时客户端再给出响应 这样的效率明显很低并且TCP是全双工通信协议双方通信时一个报文既可以携带要发送的数据也可以携带对历史报文的确认 即TCP是全双工的任何一方既可以收又可以发 5.窗口大小
1.TCP的发送和接收缓冲区 TCP本身是具有接收缓冲区和发送缓冲区的 接收缓冲区用来暂时保存接收到的数据发送缓冲区用来暂时保存还未发送的数据这两个缓冲区都是在TCP传输层内部实现的 可以理解为在TCP内部malloc了2段空间 当客户端的应用层调用write/send时并不是将数据发送到网络上而是将应用层的数据拷贝到TCP自带的发送缓冲区中在已经连接好的客户服务器中经由网络传输到服务端的接收缓冲取中服务端的接收缓冲区有数据后调用read/recv时是将服务端的接收缓冲区的数据拷贝给应用层 当数据写入到TCP的发送缓冲区后对应的write/send函数就可以返回了至于发送缓冲区当中的数据具体什么时候发怎么发等问题实际都是由TCP决定的 之所以称TCP为传输层控制协议就是因为最终数据的发送和接收方式以及传输数据时遇到的各种问题应该如何解决都是由TCP自己决定的用户只需要将数据拷贝到TCP的发送缓冲区以及从TCP的接收缓冲区当中读取数据即可 TCP的发送缓冲区和接收缓冲区存在的意义 数据在网络中传输时可能会出现某些错误此时就可能要求发送端进行数据重传因此TCP必须提供一个发送缓冲区来暂时保存发送出去的数据以免需要进行数据重传。只有当发出去的数据被对端可靠的收到后发送缓冲区中的这部分数据才可以被覆盖掉接收端处理数据的速度是有限的为了保证没来得及处理的数据不会被迫丢弃因此TCP必须提供一个接收缓冲区来暂时保存未被处理的数据因为数据传输是需要耗费资源的不能随意丢弃正确的报文 此外TCP的数据重排也是在接收缓冲区当中进行的 因为缓冲区的存在所以可以做到应用层和TCP进行解耦
2.窗口大小 窗口大小反映的就是客户端或服务端发送和接收缓冲区剩余空间的大小 如下图所示假设客户端和服务端各自的缓冲区只能容纳100字节的数据当客户端向服务端发送20个字节的数据后服务端的接收缓冲区的大小就变成了80字节反过来对于客户端也是一样 当发送端要将数据发送给对端时本质是把自己发送缓冲区当中的数据发送到对端的接收缓冲区当中。但缓冲区是有大小的如果接收端处理数据的速度小于发送端发送数据的速度那么总有一个时刻接收端的接收缓冲区会被打满这时发送端再发送数据过来就会造成数据丢包进而引起丢包重传等一系列的连锁反应 在TCP报文中有了这个字段后 接收端在对发送端发来的数据进行响应时就可以通过16位窗口大小这个字段告知发送端自己当前接收缓冲区剩余空间的大小此时发送端就可以根据这个窗口大小字段来调整自己发送数据的速度 窗口大小字段越大说明接收端接收数据的能力越强此时发送端可以提高发送数据的速度窗口大小字段越小说明接收端接收数据的能力越弱此时发送端可以减小发送数据的速度如果窗口大小的值为0说明接收端接收缓冲区已经被打满了此时发送端就不应该再发送数据了 6.连接管理机制
服务端状态转化 [CLOSED - LISTEN]服务器端调用listen后进入LISTEN状态等待客户端连接[LISTEN - SYN_RCVD]一旦监听到连接请求(同步报文段)就将该连接放入内核等待队列中并向客户端发送SYN确认报文[SYN_RCVD - ESTABLISHED]服务端一旦收到客户端的确认报文就进入ESTABLISHED状态可以进行读写数据了[ESTABLISHED - CLOSE_WAIT]当客户端主动关闭连接(调用close)服务器会收到结束报文段服务器返回确认报文段并进入CLOSE_WAIT[CLOSE_WAIT - LAST_ACK]进入CLOSE_WAIT后说明服务器准备关闭连接(需要处理完之前的数据)当服务器真正调用close关闭连接时会向客户端发送FIN此时服务器进入LAST_ACK状态等待最后一个ACK到来(这个ACK是客户端确认收到了FIN)[LAST_ACK - CLOSED]服务器收到了对FIN的ACK, 彻底关闭连接 客户端状态转化: [CLOSED - SYN_SENT]客户端调用connect发送同步报文段[SYN_SENT - ESTABLISHED]connect调用成功则进入ESTABLISHED状态开始读写数据[ESTABLISHED - FIN_WAIT_1]客户端主动调用close时向服务器发送结束报文段同时进入FIN_WAIT_1[FIN_WAIT_1 - FIN_WAIT_2]客户端收到服务器对结束报文段的确认则进入FIN_WAIT_2开始等待服务器的结束报文段[FIN_WAIT_2 - TIME_WAIT]客户端收到服务器发来的结束报文段进入TIME_WAIT并发出LAST_ACK[TIME_WAIT - CLOSED]客户端要等待一个2MSL(Max Segment Life报文最大生存时间)的时间才会进入CLOSED状态
