参考:4.2 TCP 重传、滑动窗口、流量控制、拥塞控制 | 小林coding
TCP报文
其中比较重要的字段有:
(1)序号(sequence number):Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。
(2)确认号(acknowledgement number):Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。
(3)标志位(Flags):共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等。具体含义如下:
URG:紧急指针(urgent pointer)有效。
ACK:确认序号有效。
PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
RST:重置连接。
SYN:发起一个新连接。
FIN:释放一个连接。
需要注意的是:
不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
确认方Ack=发起方Seq+1,两端配对。
如何唯一确定一个 TCP 连接呢?
TCP 四元组可以唯一的确定一个连接,四元组包括如下:
- 源地址
- 源端口
- 目的地址
- 目的端口
对 IPv4,客户端的 IP 数最多为 2
的 32
次方,客户端的端口数最多为 2
的 16
次方,也就是服务端单机最大 TCP 连接数,约为 2
的 48
次方。
UDP 和 TCP 有什么区别呢?分别的应用场景是?
UDP 不提供复杂的控制机制,利用 IP 提供面向「无连接」的通信服务。
UDP 协议真的非常简,头部只有 8
个字节(64 位),UDP 的头部格式如下:
UDP报文
1)源端口(2 字节):发送方端口号
2)目的端口(2 字节 ):接收方端口号
3)报文长度(2 字节):UDP 用户数据报的总长度,以字节为单位。
4)校验和(2 字节):检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错,有错就丢弃。
用于校验 UDP 数据报的数字段和包含 UDP 数据报首部的“伪首部”。
伪首部, 又称为伪包头(Pseudo Header):是指在 TCP 的分段或 UDP 的数据报格式中,在数据报首部前面增加源 IP 地址、目的 IP 地址、IP 分组的协议字段、TCP 或 UDP 数据报的总长度等共12字节,所构成的扩展首部结构。此伪首部是一个临时的结构,它既不向上也不向下传递,仅仅只是为了保证可以校验套接字的正确性。
5)数据:UDP 的数据部分如果不为偶数需要用 0 填补,就是说,如果数据长度为奇数,数据长度加“1”。
TCP 和 UDP 应用场景
由于 TCP 是面向连接,能保证数据的可靠性交付,因此经常用于:
FTP
文件传输;- HTTP / HTTPS;
由于 UDP 面向无连接,它可以随时发送数据,再加上 UDP 本身的处理既简单又高效,因此经常用于:
- 包总量较少的通信,如
DNS
、SNMP
等; - 视频、音频等多媒体通信;
- 广播通信;
TCP 和 UDP 可以使用同一个端口吗?
答案:可以的。
在数据链路层中,通过 MAC 地址来寻找局域网中的主机。在网际层中,通过 IP 地址来寻找网络中互连的主机或路由器。在传输层中,需要通过端口进行寻址,来识别同一计算机中同时通信的不同应用程序。
所以,传输层的「端口号」的作用,是为了区分同一个主机上不同应用程序的数据包。
传输层有两个传输协议分别是 TCP 和 UDP,在内核中是两个完全独立的软件模块。
当主机收到数据包后,可以在 IP 包头的「协议号」字段知道该数据包是 TCP/UDP,所以可以根据这个信息确定送给哪个模块(TCP/UDP)处理,送给 TCP/UDP 模块的报文根据「端口号」确定送给哪个应用程序处理。
TCP三次握手
为什么挥手握手三次?
接下来,以三个方面分析三次握手的原因:
- 三次握手才可以阻止重复历史连接的初始化(主要原因)
- 三次握手才可以同步双方的初始序列号
- 三次握手才可以避免资源浪费
TCP四次挥手
为什么挥手需要四次?
再来回顾下四次挥手双方发 FIN
包的过程,就能理解为什么需要四次了。
- 关闭连接时,客户端向服务端发送
FIN
时,仅仅表示客户端不再发送数据了但是还能接收数据。 - 服务端收到客户端的
FIN
报文时,先回一个ACK
应答报文,而服务端可能还有数据需要处理和发送,等服务端不再发送数据时,才发送FIN
报文给客户端来表示同意现在关闭连接。
从上面过程可知,服务端通常需要等待完成数据的发送和处理,所以服务端的 ACK
和 FIN
一般都会分开发送,因此是需要四次挥手。