[上海校区] TCP协议

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    2021-05-28 09:52

    本帖最后由 默默呜呜 于 2019-7-4 17:11 编辑

    [上海校区] TCP协议
    一、TCP协议
             TCP是一种面向连接的单播协议,在发送数据前,通信双方必须在彼此间建立一条连接。所谓的“连接”,其实是客户端和服务器的内存里保存的一份关于对方的信息,如ip地址、端口号等。TCP可以看成是一种字节流,它会处理IP层或以下的层的丢包、重复以及错误问题。在连接的建立过程中,双方需要交换一些连接的参数。这些参数可以放在TCP头部。TCP提供了一种可靠、面向连接、字节流、传输层的服务,采用三次握手建立一个连接。采用4次挥手来关闭一个连接。
    二、TCP服务组成
            一个TCP连接由一个4元组构成,分别是两个IP地址和两个端口号。一个TCP连接通常分为三个阶段:启动、数据传输、退出(关闭)。当TCP接收到另一端的数据时,它会发送一个确认,但这个确认不会立即发送,一般会延迟一会儿。ACK是累积的,一个确认字节号N的ACK表示所有直到N的字节(不包括N)已经成功被接收了。这样的好处是如果一个ACK丢失,很可能后续的ACK就足以确认前面的报文段了。一个完整的TCP连接是双向和对称的,数据可以在两个方向上平等地流动。给上层应用程序提供一种双工服务。一旦建立了一个连接,这个连接的一个方向上的每个TCP报文段都包含了相反方向上的报文段的一个ACK。序列号的作用是使得一个TCP接收端可丢弃重复的报文段,记录以杂乱次序到达的报文段。因为TCP使用IP来传输报文段,而IP不提供重复消除或者保证次序正确的功能。另一方面,TCP是一个字节流协议,绝不会以杂乱的次序给上层程序发送数据。因此TCP接收端会被迫先保持大序列号的数据不交给应用程序,直到缺失的小序列号的报文段被填满。
    三、为什么要三次握手
          客户端和服务端通信前要进行连接,“3次握手”的作用就是双方都能明确自己和对方的收发能力是正常的。
    第一次握手[backcolor=rgba(255, 255, 255, 0.9)]客户端发送网络包,服务端收到了。这样服务端就能得出结论:客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
    第二次握手:服务端发包,客户端收到了。这样客户端就能得出结论:服务端的接收、发送能力,客户端的接收、发送能力是正常的。
    从客户端的视角来看,我接到了服务端发送过来的响应数据包,说明服务端接收到了我在第一次握手时发送的网络包,并且成功发送了响应数据包,这就说明,服务端的接收、发送能力正常。而另一方面,我收到了服务端的响应数据包,说明我第一次发送的网络包成功到达服务端,这样,我自己的发送和接收能力也是正常的。
    第三次握手:客户端发包,服务端收到了。这样服务端就能得出结论:客户端的接收、发送能力,服务端的发送、接收能力是正常的。
    第一、二次握手后,服务端并不知道客户端的接收能力以及自己的发送能力是否正常。而在第三次握手时,服务端收到了客户端对第二次握手作的回应。从服务端的角度,我在第二次握手时的响应数据发送出去了,客户端接收到了。所以,我的发送能力是正常的。而客户端的接收能力也是正常的。
    经历了上面的三次握手过程,客户端和服务端都确认了自己的接收、发送能力是正常的。之后就可以正常通信了。
    四、四次挥手
          TCP连接是双向传输的对等的模式,就是说双方都可以同时向对方发送或接收数据。当有一方要关闭连接时,会发送指令告知对方,我要关闭连接了。这时对方会回一个ACK,此时一个方向的连接关闭。但是另一个方向仍然可以继续传输数据,等到发送完了所有的数据后,会发送一个FIN段来关闭此方向上的连接。接收方发送ACK确认关闭连接。注意,接收到FIN报文的一方只能回复一个ACK, 它是无法马上返回对方一个FIN报文段的,因为结束数据传输的“指令”是上层应用层给出的,我只是一个“搬运工”,我无法了解“上层的意志”。


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