计算机网络——传输层

传输层协议

传输层有两个协议，TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。为应用进程提供了逻辑通信。

TCP协议

需要将传输的文件分段，需要服务器和客户端建立会话（面向连接），实现可靠传输，有流量控制功能，全双工通信。每一条TCP连接只能是点对点的。
例如QQ传文件，发送邮件用的就是TCP协议。
传输层与应用层协议之间的关系：
http = TCP + 80端口
https = TCP+ 443端口
RDP = TCP + 3389端口 远程桌面服务
ftp = TCP + 21
共享文件夹 = TCP + 445
SMTP = TCP + 25 发邮件
POP3 = TCP +110 收邮件
telnet = TCP + 23
SQL = TCP + 1433
服务和应用层协议之间的关系
计算机启动了服务，该服务就开始侦听对应端口的数据，如WEB服务开启后，就是开始侦听TCP 的80端口，收到客户端的目的端口号为80的数据包时就可以侦听到。

• 服务使用 TCP 或者UDP的端口侦听客户端请求
• 客户端使用IP地址定位服务器，使用目标端口定位服务。
• 可以在服务器的网卡上设置只开放必要端口，实现网络安全。

TCP连接

套接字（socket）：IP地址+端口
三次握手四次挥手：

TCP建立连接称为握手，客户端主动发送连接请求，服务器被动接受。

• 开始时，客户端与服务器都处于关闭状态。
• 首先 服务器的 TCP 服务器进程先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程连接请求，然后服务器进程处于 LISTEN（监听）状态，等待客户的连接请求。
• 然后 客户端 的 TCP 服务器进程创建传输控制块TCB，A 向 B 发送连接请求报文段，同步位 SYN=1，确认位ACK=0，选择一个初始的序号 seq=x。
• B 收到连接请求报文，如果同意建立连接，则向 A 发送连接确认报文，SYN=1，ACK=1，确认号为 ack=x+1，同时也选择一个初始的序号 seq=y。此时 B 进入 SYN-RCVD（同步收到）状态。
• TCP 客户进程 A 收到 B 的连接确认报文后，还要向 B 发出确认，确认报文段的 ACK=1，确认号为 ack=y+1，序号为 x+1。这时，TCP 连接建立，A 进入ESTABLISHED（连接）状态。
• B 收到 A 的确认后，连接建立，B 也进入 ESTABLISHED 状态。
  第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器，让服务器错误打开连接。

TCP的连接释放

在TCP连接建立成功后就可以开始数据通信，数据通信完成后，要进行TCP连接释放。称为挥手。

• A 的应用进程向其 TCP 发送连接释放报文，并停止发送数据，终止控制位 FIN=1，其序号 seq=u 等于前面以传送数据的最后一个字节的序号加1。A 进入 FIN-WAIT-FIN-WAIT-1（终止等待1）状态，等待 B 的确认。
• B 收到连接释放报文之后发出确认，确认号是 ack=u+1。此时 TCP 属于半关闭(half-close)状态，B 能向 A 发送数据但是 A 不能向 B 发送数据。A 收到 B的确认后，就进入 TIME-WAIT-2（终止等待2）状态，等待 B 发出的释放连接报文。
• 当 B 不再需要连接时，发送连接释放报文，FIN=1。此时 B 进入 LASTLAST-ACK（最后确认）状态，等待 A 的确认。
• A 收到来自 B 发出的连接释放报文后对此作出确认，确认报文段中 ACK=1，确认号 ack=w+1，而自己的序号 seq=u+1。然后进入 TIME-WAIT（时间等待）状态，等待 时间等待计时器设置的时间 2MSL（最大报文存活时间）后释放连接。
• B 收到 A 的确认后释放连接。
  客户端发送了 FIN 连接释放报文之后，服务器收到了这个报文，就进入了 CLOSE-WAIT 状态。这个状态是为了让服务器端发送还未传送完毕的数据，传送完毕之后，服务器会发送 FIN 连接释放报文。
  最后要等待2MSL时间是防止客户端接收到服务器的连接释放报文后，发送给服务器的确认报文在网络上丢失，导致服务器无法关闭。因此要等待2MSL，让服务器重新发送连接释放报文，客户端重新发送确认报文。

TCP首部

• 序号：记录的是分段后的数据段的第一个字节是整个文件的第几个字节。 确认号：告诉发送方下一个发送的文件序号。
• 数据偏移：表示第几个字节是数据，4位二进制，最多表示首部有60个字节。
• 确认ACK(ACKnowledgment)：仅当 ACK=1时确认号字段有效，否则无效。TCP 规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把 ACK 置 1.
• 同步SYN(SYNcronization)：在连接建立时用来同步序号。当 SYN=1，ACK=0时表示这是一个连接请求报文段。若对方同意建立连接，则响应报文中 SYN=1，ACK=1。

TCP流量控制

接受端通过控制接受窗口大小（rwnd）控制流量。

UDP协议

不需要文件分段，不需要建立会话（面向无连接），没有流量控制功能，没有拥塞控制，很适合多媒体通信，是不可靠传输。
例如域名解析，QQ聊天用的就是UDP协议。数据包广播或者多播，也是UDP协议。
首部开销只有8个字节;
DNS = UDP + 53

伪首部：只是为了计算检验和。
长度：指的是UDP首部8个字节+UDP数据部分。

端口

端口取值范围：0~65535
熟知端口：0~1023
登记端口：1024~49151
客户端端口：49152~65535