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一.传输层:
1.协议介绍:
tcp:传输控制协议
udp:用户数据报协议
网络是为了传输数据 而协议要靠程序来实行
tcp在传输真实数据前 先要进行链接测试(三次握手),如果测试通过 才会发送真实数据
udp没有链接测试,直接上来就传输数据,不管对面能不能收到
2.端口号:
端口号:区别应用程序(应用层 7层) 区别协议 (应用层协议)
客户端的端口号:随机的
服务端的端口号:一般都是固定的
3.tcp的特性:
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
二.TCP的三次握手:
1.TCP三次握手的概念:
TCP(传输控制协议)是一种面向连接的协议,它提供可靠的、有序的数据传输。在建立TCP连接时,通常会执行三次握手:
常会执行三次握手:
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第一次握手(SYN):客户端发送一个带有SYN(同步序列编号)标志的数据包给服务器,告诉服务器自己的初始序列号。此时客户端进入SYN_SENT状态。
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第二次握手(SYN + ACK):服务器接收到客户端的SYN数据包后,会返回一个带有SYN/ACK标志的数据包给客户端,确认收到客户端的SYN,并表明自己也同意建立连接,并且告诉客户端自己的初始序列号。此时服务器进入SYN_RCVD状态。
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第三次握手(ACK):客户端收到服务器的SYN/ACK数据包后,会发送一个带有ACK标志的数据包给服务器,表示“握手”成功。服务器收到这个数据包后也进入连接建立成功状态,此时连接建立完成
这样,经过三次握手,客户端和服务器双方都确认彼此的能力和接受数据的意愿,建立起了可靠的连接,可以开始传输数据了。
2.IP报文图示以及注解:
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源端口、目标端口:计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的,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)
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序列号:表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。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
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确认号:(ack)表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。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:传输是否有问题?
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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。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位),4位二进制最大表示15,所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节
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控制位
URG(紧急位):表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段(urgent pointer)只有当URG=1时才有效
ACK(确认位):表示是否前面确认号字段是否有效。只有当ACK=1时,前面的确认号字段才有效。TCP规定,连接建立后,ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段
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,则表示对方应当立即把数据提交给上层应用,而不是缓存起来,如果应用程序不将接收到的数据读走,就会一直停留在TCP接收缓冲区中
RST(重置位):如果收到一个RST=1的报文,说明与主机的连接出现了严重错误(如主机崩溃),必须释放连接,然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题,主机拒绝响应,带RST标志的TCP报文段称为复位报文段
SYN(同步位):在建立连接时使用,用来同步序号。当SYN=1,ACK=0时,表示这是一个请求建立连接的报文段;当SYN=1,ACK=1时,表示对方同意建立连接。SYN=1,说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1,带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段
FIN(断开位):表示通知对方本端要关闭连接了,标记数据是否发送完毕。如果FIN=1,即告诉对方:“我的数据已经发送完毕,你可以释放连接了”,带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段
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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,由Window size value * Window size scaling factor(此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到)得出此值
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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
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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
3.确认号的作用:
确认号的作用就是告诉对方我收到了你的消息
4.控制位的主要作用:
控制位:描述A B 两台电脑目前处于什么状态
A B
1.没有建立连接
2.已建立连接
3.断开连接
syn=1 请求建立连接
syn=1 ack=1 同意和你连接
fin=1 请求断开
fin=1 ack=1 同意和你断开
5.TCP的三次握手:
(1)TCP三次握手的概念:tcp是面向连接的,就是说每次发送数据之前都要和对方建立一条可靠的连接,这个建立连接的过程分为3个步骤,就叫做三次握手
(2)TCP三次握手的过程:我们要知道,TCP建立连接的过程大致分为三步,我们把这个过程就称为三次握手
其过程就是:
1.客户端主动发起请求报文,报文序号是随机产生的x,并且报文中的控制位SYN=1 代表请求建立连接
2.当服务端收到请求建立连接的报文,会回复一个报文,其中会产生随机序号y,生成一个确认号值为客户端请求报文的序号+1(x+1),然后控制位SYN=1 ACK=1 代表同意建立连接
3.当客户端收到同意建立连接的报文时会回复一个确认报文, 会按照对方的要求产生序号为x+1,再生成一个确认号值为对方报文的序号+1(y+1),最后控制位的ACK=1,代表收到对方同意连接的请求
如下图所示:
当pc1想和pc2建立起连接 将 连接信息写入报文
第一步 :pc1会发送一个 建立连接的请求报文 : 这个报文中 有
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报文的序号(seq=x)
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同步位(请求建立连接关系: SYN=1 ACK=0 控制位:当前两台机器处于什么状态? 建立连接 处于连接 断开连接 )
第二步: 当pc2 收到消息以后 是不是要回复一个报文
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报文的序号 (seq=y)
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ack确认号( 我希望你下一次发送 x+1 序号的报文给你 )
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控制位 SYN=1 ACK=1 请求建立连接 pc2 同意建立连接
第三步:收到 pc2 同意建立连接的报文后
1.会发送一个x+1报文
2.会告诉对方 我希望你下次 发送y+1的序号报文给我
3.最后 将ACK=1 封装进去
三.TCP的四次挥手:
TCP的四次挥手(Four-way Handshake)用于终止TCP连接,过程如下:
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第一步:关闭发起方发送一个带有 FIN(Finish)标志的报文段给对方,表示它已经完成了数据的发送。在这个时候,发起方进入FIN-WAIT-1状态,等待对方的确认。
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第二步:接收方收到FIN后,会发送一个确认报文段ACK给发起方,确认收到了关闭请求。此时,接收方进入CLOSE-WAIT状态。
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第三步:接收方发送一个带有 FIN标志的报文段给发起方,表示它也已经完成了数据的发送。这个报文的接收方进入LAST-ACK状态。
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第四步:发起方收到接收方的FIN后,发送一个确认报文段ACK给接收方,确认收到了关闭请求。发起方进入TIME-WAIT状态。在这个时候,发起方等待一段时间(等待2MSL,表示两个最大报文段生命周期),然后进入CLOSED状态。接收方收到这个确认后,也进入CLOSED状态。
这样,双方完成数据传输后,可以按照上述四步来终止连接。
四.telnet 协议:
Telnet是一种用于远程登录的网络协议,通常用于在远程计算机上执行命令或者获取远程计算机上的信息。Telnet协议基于传统的文本式协议,它允许一个用户通过网络连接到另一个计算机(通常是服务器),并在远程计算机上执行命令。Telnet是一种简单的、但是不安全的协议,因为它在通信过程中不对数据进行加密,所有的数据都是明文传输的,这意味着数据可能会被恶意盗取,因此在当今的互联网中广泛使用SSH协议来替代Telnet。
Telnet协议的工作方式如下:
- 用户通过Telnet客户端连接到远程计算机的Telnet服务器。
- 用户输入用户名和密码进行身份验证。
- 一旦身份验证成功,用户就可以在远程计算机上执行命令,就好像他们直接在那台计算机上一样。
由于Telnet的不安全性,它已经逐渐被SSH所取代。SSH在传输过程中对数据进行了加密,因此更适合在公共网络上进行远程连接和传输敏感信息。