Transport layer protocol (TCP 3-way handshake)

传输层协议

TCP/IP协议栈

TCP/IP介绍

TCP/IP传输协议,即传输控制/网络协议,也叫作网络通讯协议.它是在网络的使用中的最基本的通信协议.TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定.并且,TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议.TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构,应用层、传输层、网络层和数据链路层都包含其中.

TCP/IP 通信过程

TCPFeatures and Features

**特点：**稳定、可重传、传输慢

特性：

1. 工作在传输层
2. 面向连接协议
3. 全双工协议
4. 半关闭
5. 错误检查
6. 将数据打包成段,排序
7. 确认机制
8. 数据恢复,重传
9. 流量控制,滑动窗口

TCP端口

Each time a process is opened in the system, it will be allocatedpid（number in the system,方便管理）,Next will assign one端口号

**端口号作用：**确定进程

• 源端口、目标端口：A process on a computer communicates with other processes through a computing port,而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用,所以通过指定源端口和目标端口,就可以知道是哪两个进程需要通信.（源端口、目标端口是用16位表示的,可推算计算机的端口个数为2^16个,即 65536 （0-65535））

• 序列号：Indicates the number of the first byte of the data sent in this segment.（在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号.由于序列号由32位表示,所以每2^32个字节,就会出现序列号回绕,再次从0 开始 无限循环）

• 确认号：（ack）Indicates that the receiver expects to receive the first byte data number of the sender's next segment.（也就是告诉发送方：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号为此确认号：Is there a problem with the transmission？）

• 数据偏移/首部长度：表示TCP报文段的首部长度,共4位,由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分,需要指定这个TCP报文段到底有多长.

• 控制位：

  URG（紧急位）：Whether the data sent in this segment contains urgent data.（注：后面的紧急指针字段只有当URG=1时才有效 ）
  ACK（确认位）：前面确认号字段是否有效.（注：只有当ACK=1时,前面的确认号字段才有效.A和BThe connection status has been established ACK=1）
  PSH（急切位）：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据.（为接收后续数据腾出空间,如果为1,It means that the other party should immediately submit the data to the upper-layer application,Otherwise it will stay there foreverTCP缓冲区中）
  RST（重置位）：若RST=1,The connection to the host has gone terribly wrong（需释放连接,再重连）,Or indicate a problem with the last data sent to the host（The host refused to respond,带RST标志的TCP报文段为复位报文段）
  SYN（同步位）：在建立连接时使用,用来同步序号.（A想和BRequest to establish connection status SYN=1 同步位）
  FI N （断开位）：通知对方本端要关闭连接了,标记数据是否发送完毕（A和B已经断开连接 FIN=1）

• 窗口大小：表示现在允许对方发送的数据量.（也就是告诉对方,从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量,达到此值,需要ACK确认后才能再继续传送后面数据）

• 校验和：提供额外的可靠性紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置

• 选项部分:其最大长度可根据TCP首部长度进行推算.(TCP首部长度用4位表示,选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节)

TCP3次握手（重点）

注释：

• Seq=x //序列号
• SYN=1 //同步位,Indicates that sent to another computerTCP数据包,请求在它们之间建立连接.
• ack=x+1 //确认号
• ACK=1 //确认位,

当PC1想和PC2建立起连接,Write connection information to the message
第一次握手：
客户端给服务器发送一个SYN报文（在TCP标头中SYN=1的TCP/IP数据包）,该段中包含客户端的初始序列号Seq=x.
第二次握手：
服务器返回客户端SYN+ACK报文（在TCP标头中SYN=1,ACK=1的TCP/IP数据包）,This segment contains the server's initial serial numberSeq=y,同时用ack=x+1to indicate that the client has been receivedSYN段（ACK数据包是任何确认收到一条消息或一系列数据包的TCP数据包）

第三次握手：
客户端给服务器响应一个ACK报文（在TCP标头中ACK=1的TCP/IP数据包）该网段中ack=y+1to indicate that it has been received from the serverSYN段,Seq=x+1

四次挥手

TCP超时重传

超时重传是TCP协议保证数据可靠性的另一个重要机制,其原理是在After a certain data is sent, one is opened 计时器 ,在一定时间内如果没有得到发送的数据报的ACK 报文 ,那么就重新发送数据,直到发送成功为止. TCP 可靠性中最重要的一个机制是处理数据超时和重传.

UDP协议

UDP特性

• 工作在传输层
• 提供不可靠的网络访问
• 非面向连接协议
• 有限的错误检查
• 传输性能高
• 无数据恢复特性