TCP/IP

最新推荐文章于 2025-07-17 09:55:49 发布

原创最新推荐文章于 2025-07-17 09:55:49 发布 · 86 阅读

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#tcp/ip #udp #网络

TCP/IP：

封装：传输层：TCP和UDP---1·TCP是面向连接的协议，而UDP是无连接的协议；

2·TCP协议的传输是可靠的，UDP协议的传输是尽力而为的；

3·TCP协议可实现流控，而UDP不能；

4·TCP协议可以分段，而UDP不行；

5·UDP传输效率快，消耗资源较小；TCP消耗资源大，传输效率慢。

所以，当传输文件为视频，游戏等对速度要求高，但是对可靠性要求较低的即时通讯类时，使用UDP；而传输文件对可靠性要求高，但是对传输效率和资源占用要求较低时，使用TCP；

什么是面向连接：在正式传输数据前，先使用预先的协议，建立点到点的连接；

TCP的连接实际建立了一个双向的会话连接，即通讯双方都可以向对方发送数据。

封装和解封装图解：

TCP和UDP的头部封装：

TCP头部（最短20字节头---1字节=8位）：

因为存在选项字段，所以TCP头部长度是可以变化的，被称为可变长头部。

URG：紧急标记位，此位置1时，代表有需要紧急处理的数据，此时紧急指针指向包内数据段的某个字节(数据从第一字节到指针所指字节就是紧急数据,不进入接收缓冲就直接交给上层进程,余下的数据要进入接收缓冲的)

ACK：确认标记位。表示发来的数据已确认接收无误。

在TCP/IP协议中，如果接收方成功的接收到数据，那么会回复一个ACK数据。通常ACK信号有自己固定的格式,长度大小,由接收方回复给发送方。

PSH：数据中某个数据段的该标记位置1 时，该数据段将不在缓存空间中滞留，会优先推给应用程序处理。

RST:若一方发送的数据包中该位置1的话，那么TCP会话将会被强制断开。

SVN：请求标记位，此位置1表明请求建立连接。

FIN：当两端交换带有FIN标志的TCP报文段并且每一端都确认另一端发送的FIN包时，TCP连接将会关闭。FIN位字面上的意思是连接一方再也没有更多新的数据发送。然而，那些重传的数据会被传送，直到接收端确认所有的信息。

校验和：确保数据完整性。

伪头部校验---除了校验TCP头部和数据内容外，还会将网络层头部中的一部分内容一起校验。校验强度较高；

UDP头部（8字节头）：

UDP长度：头部长度加数据长度，即数据段长度；

TCP和UDP对比：

1·TCP是面向连接的协议，而UDP是无连接的协议---连接建立：

TCP与UDP的三次握手与四次挥手：

1·三次握手---TCP建立连接的过程：

第一次握手：客户端给服务端发一个 SYN 报文，并指明客户端的初始化序列号 ISN。此时客户端处于 SYN_SEND 状态。

首部的同步位SYN=1，初始序号seq=x，SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号。

第二次握手：服务器收到客户端的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。同时会把客户端的 ISN + 1 作为ACK 的值，表示自己已经收到了客户端的 SYN，此时服务器处于 SYN_REVD 的状态。

在确认报文段中SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，初始序号seq=y。

第三次握手：客户端收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了服务端的 SYN 报文，此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后，也处于 ESTABLISHED （已建立）状态，此时，双方已建立起了连接。

确认报文段ACK=1，确认号ack=y+1，序号seq=x+1（初始为seq=x，第二个报文段所以要+1），ACK报文段可以携带数据，不携带数据则不消耗序号。

TCP的四次挥手---TCP会话的断开：

第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。

即发出连接释放报文段（FIN=1，序号seq=u），并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN_WAIT1（终止等待1）状态，等待服务端的确认。

第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。

即服务端收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1，序号seq=v），服务端进入CLOSE_WAIT（关闭等待）状态，此时的TCP处于半关闭状态，客户端到服务端的连接释放。客户端收到服务端的确认后，进入FIN_WAIT2（终止等待2）状态，等待服务端发出的连接释放报文段。

第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。

即服务端没有要向客户端发出的数据，服务端发出连接释放报文段（FIN=1，ACK=1，序号seq=w，确认号ack=u+1），服务端进入LAST_ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态，服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。

即客户端收到服务端的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客户端进入TIME_WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户端才进入CLOSED状态。

为什么建立连接是三次而断开连接是四次？

挥手时，由于数据传输量可能不同，所以在ACK置1时由于数据可能还未发完，所以FIN不能同ACK一起发送，所以需要经历四次挥手；而握手时跟数据传输无关，所以ACK可以与SVN一同发送，只需经历三次握手即可。

2·TCP协议的传输是可靠的，UDP协议的传输是尽力而为的：

TCP的可靠性保证----确认，重传，排序，流控

流控---需要依靠窗口大小---流控是在通信过程中，为了防止数据丢失而采取的一种平衡发送和接收的机制

滑动窗口---传送数据过程中，一方发送数据包并给定一个窗口值，若另一方有能力处理，则回以相同的窗口值；该方会逐渐增加数据包直至到达另一方的处理上限，另一方回以处理上限窗口值，溢出未处理的数据包将在下一轮重新发出。（另一方回的数据包中，ACK=1，acknumber=窗口值+1）

3·TCP协议可实现流控，而UDP不能（解释如上）

4·TCP协议可以分段，而UDP不行---TCP有序号，所以可以实现拆分；

5·UDP传输效率快，消耗资源较小；TCP消耗资源大，传输效率慢

（网络层）IP协议—

IP头部图解：