传输层协议介绍

壹、TCP协议

TCP/IP协议

TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议

TCP提供全双工服务,即数据可在同一时间双向传输

TCP报文段

  • TCP将若干个字街构成一个分组,叫报文段
  • TCP报文段封装在IP数据报中

TCP报文段

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源端口号:发送方进程的端口号。
目标端口号:接收端进程的端口号。接收端收到数据段后,根据这个端口号来确定把数据送给哪个应用程序的进程。
序号:发送端为每个字节进行编号,便于接收端正确重组。当TCP从进程接收数据字节时,把它们分片成数据段存储在发送缓存中,并对每一-个字节进行编号。当数据到达目的地后,接收端会按照这个序号把数据重新排列,保证数据的正确性。
确认号:对发送端的确认信息。
接收端响应消息时将会用它来告诉发送端这个序号之前的数据段都已经收到,如确认号是x,就是表示前X-1个数据段都已经收到。
首部长度:用它可以确定TCP首部数据结构的字节长度。- -般情况下TCP首部是20字节,但首部长度最大可以扩展为60字节。

控制位:

  • URG: 紧急位。紧急指针有效位。

  • ACK: 确认位。只有当ACK=1时,确认序列号字段才有效;当ACK=0时,确认号字段无效

  • PSH:急迫位。标志位为1时,要求接收方尽快将数据段送达应用层。

  • RST:重置位。当RST值为1时,通知重新建立TCP连接。

  • SYN: 同步(连接)位。同步序号位,TCP需要建立连接时将这个值设为1。

  • FIN:断开位。当TCP完成数据传输需要断开连接时,提出断开连接的一方将这个值设为1。

    窗口大小:说明本地可接收数据段的数目。这个值的大小是可变的,当网络通畅时接收端响应消息会将这个窗口值变大以加快传输速度,当网络不稳定时减小这个值可保证网络数据的可靠传输,TCP中的流量控制机制就是依靠变化窗口的大小实现的。比如下载速度从一开始的几KB逐渐提升到几MB的过程。
    校验和:用来做差错控制。字段检验的范围包括首部和数据这两部分。数据段在发送时和到达目的地时会进行校验和计算,若这两次的校验和一致,则说明数据基本是正确的,否则将认为该数据已被坏,接收端将丢弃该数据。

紧急指针:和URG配合使用,当URG=1时有效。
选项:在TCP首部可以有多达40字节的可选信息。例如,最大报文段长度MSS (Maximum Segment Size)。MSS告诉对方TCP:“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节。”

TCP三次握手

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PC1发送SYN报文给PC2收到,确认后发送SYN+ACK报文给PC1,PC1收到后发送ACK报文给PC2。

TCP断开连接的四次挥手

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PC1发送FIN+ACK报文给PC2,当PC2收到首先发ACK报文给PC1再次发送FIN+ACK报文给PC1,PC1收到后再发送ACK报文给PC2,最后就关闭了TCP连接。

常用的TCP端口号及其功能

端口 协议 说明
21 FTP FTP服务器所开放的控制端口
23 TELNET 用于远程登陆,可以远程控制管理目标计算机
80 HTTP 超文本传输协议
443 HTTPS 用SSL/TLS对数据进行加密和解密,Http进行传输
25 SMTP SMTP服务器开放的端口,用于发送邮件
110 POP3 用于邮件的接收
22 SSH 建立在应用层基础专为远程登录,会话和其他网络服务提供安全性的协议
53 DNS 能够使用户更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串

贰、UDP协议

UDP协议

  • 无连接、不可靠的传输协议
  • 花费的开销小

UDP报文的首部格式

源端口号(16) 目的端口号(16)
UDP长度(16) UDP校验和(16)
  • UDP长度:用来指出UDP的总长度,为首部加上数据。
  • 校验和:用来完成对UDP数据的差错检验,它是UDP协议提供的唯一的可靠机制。

常用的UDP端口号及其功能

端口 协议 说明
69 TFTP 简单文件传输协议
111 RPC 远程过程调用
123 NTP 网络时间协议
161 SNMP 简单网络管理协议
53 DNS 查询的数据包较小、机制简单

叁、总结

TCP: 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

UDP:是一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

TCP必须保持连接才能通讯,UDP不必要建立连接随时就可以通讯;简单来说我们找电话,必须两边都在,才能打电话,这个就是TCP。 像发短信,不必要对方在线,可以任意时候发短信,但是发送的短信可能会有延迟到达对方,这个就是UDP。