TCP/IP协议详解

一:简介

TCP/IP协议是用于因特网通信协议的标准,只有遵守这个标准,计算机之间才能进行通信。
在 TCP/IP 中包含一系列用于处理数据通信的协议:

  • TCP (传输控制协议) - 应用程序之间通信
  • UDP (用户数据包协议) - 应用程序之间的简单通信
  • IP (网际协议) - 计算机之间的通信
  • ICMP (因特网消息控制协议) - 针对错误和状态
  • DHCP (动态主机配置协议) - 针对动态寻址

TCP/IP是基于TCP和IP这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大集合


协议分层

1. TCP

TCP 用于应用程序之间的通信。
TCP即传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议。简单来说TCP就是有确认机制的UDP协议,每发出一个数据包都要求确认,如果有一个数据包丢失,就收不到确认,发送方就必须重发这个数据包。为了保证传输的可靠性,TCP协议在UDP基础之上建立了三次对话的确认机制,即在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。TCP数据包和UDP一样,都是由首部和数据两部分组成,唯一不同的是,TCP数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。

TCP连接的3次握手:

  • 第一次握手:客户端将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给服务器端,客户端进入SYN_SENT状态,等待服务器端确认。
  • 第二次握手:第二次握手:服务器端收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接,服务器端将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给客户端以确认连接请求,服务器端进入SYN_RCVD状态。
  • 第三次握手:客户端收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给服务器端,服务器端检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,客户端和服务器端进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后客户端与服务器端之间可以开始传输数据了。

举例:

A:你好,你能听到吗?(让B知道A能说话
B:我能听到,你能听到吗?(让A知道B能听到,且能说话
A:我也能听到。(让B知道A能听到

TCP关闭的4次挥手:

  • 第一次挥手:客户端发送一个FIN=M,用来关闭客户端到服务器端的数据传送,客户端进入FIN_WAIT_1状态。意思是说"我客户端没有数据要发给你了",但是如果你服务器端还有数据没有发送完成,则不必急着关闭连接,可以继续发送数据。
  • 第二次挥手:服务器端收到FIN后,先发送ack=M+1,告诉客户端,你的请求我收到了,但是我还没准备好,请继续你等我的消息。这个时候客户端就进入FIN_WAIT_2 状态,继续等待服务器端的FIN报文。
  • 第三次挥手:当服务器端确定数据已发送完成,则向客户端发送FIN=N报文,告诉客户端,好了,我这边数据发完了,准备好关闭连接了。服务器端进入LAST_ACK状态。
  • 第四次挥手:客户端收到FIN=N报文后,就知道可以关闭连接了,但是他还是不相信网络,怕服务器端不知道要关闭,所以发送ack=N+1后进入TIME_WAIT状态,如果Server端没有收到ACK则可以重传。服务器端收到ACK后,就知道可以断开连接了。客户端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明服务器端已正常关闭,那好,我客户端也可以关闭连接了。最终完成了四次握手。

举例:

A:我说完了,你说完就挂电话吧!
B:好嘞...
B:......
B:我也说完了,可以挂电话了
A:好嘞,拜拜
挂断......

解析:
ACK:Acknowledgment,标记为一个确认。
SYN:用于同步,建立请求的时候用。在握手时候会带这个标记!
FIN:通信结束,释放连接的时候用。在挥手时候会带这个标记!

2. UDP

UDP 用于应用程序之间的简单通信。
UDP协议定义了端口,同一个主机上的每个应用程序都需要指定唯一的端口号,并且规定网络中传输的数据包必须加上端口信息,当数据包到达主机以后,就可以根据端口号找到对应的应用程序了。UDP协议比较简单,实现容易,但它没有确认机制,数据包一旦发出,无法知道对方是否收到,因此可靠性较差,为了解决这个问题,提高网络可靠性,TCP协议就诞生了。

3. IP

IP 用于计算机之间的通信。
IP 是无连接的通信协议。它不会占用两个正在通信的计算机之间的通信线路。这样,IP 就降低了对网络线路的需求。每条线可以同时满足许多不同的计算机之间的通信需要。
通过 IP,消息(或者其他数据)被分割为小的独立的包,并通过因特网在计算机之间传送。
IP 负责将每个包路由至它的目的地。

4. TCP/IP

TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。
TCP 负责应用软件(比如你的浏览器)和网络软件之间的通信。
IP 负责计算机之间的通信。
TCP 负责将数据分割并装入 IP 包,然后在它们到达的时候重新组合它们。
IP 负责将包发送至接受者。

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