传输层TCP/UDP协议

一、TCP协议

1、概述

• 面向连接网络协议，是指通信双方之间在进行通信之前要先建立连接。比如打电话，双方通话前需要先建立连接。

• 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，数据可在同时间双向传输，每一个TCP都有发送缓存和接收缓存，用来临时存储数据。

• TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输
  

2、TCP报文段:

1. 源端口号:发送方进程的端口号。

2. 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。

3. 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。

4. 确认号:对发送端的确认信息。
   接收端响应消息时将用会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。

5. 首部长度:用它可以确定TCP首部数据结构的字节长度。一般情况下TCP首部是20字节，但首部长度最大可以扩展为60字节。

6. 保留：作为扩展位，目前没有用到。

7. 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。

8. 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。

9. 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破坏，接收端将丢弃该数据。

10. 紧急指针：和URG配合使用,当URG=1时有效。

11. 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”。

3、其他协议类型

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
25	SMTP	STMP服务器开放端口 用于发邮件
80	HTTP	超文本传输协议
110	POP3	用于邮件接收

二、TCP的三次握手和四次挥手

1、TCP建立连接的过程叫做三次握手

1. 客户端想与服务器建立连接，先发送SYN报文(SYN=1)请求建立连接客户端seq序号x。
2. 服务器接收到之后发送SYN和ACK报文，就是(ACK=1)确认并也(SYN=1)请求建立连接服务器seq是y，Ack=x+1，这个Ack是确认号，代表前面客户端的x已经收到。
3. 客户端收到服务器的请求建立连接，也进行（ACK=1）确认，并进行回复seq=x+1，Ack=y+1代表服务器的y已收到。

2、TCP断开连接的过程叫四次挥手

1. 客户端想要与服务器断开连接，先发送（FIN=1）请求断开和（ACK=1）确认。
2. 服务器回复（ACK=1）同意断开。这是已成半断开，这时客户端已无法继续连接服务器，但是服务器仍能给客户端发送数据。
3. 接着服务器也想断开与客户端的连接，发送(FIN=1) 并(ACK=1) 确认。
4. 客户端 (ACK=1) 确认断开。

三、UDP协议

1、概述

无连接网络协议，是指通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包送到网络线路上，由系统自主选定
路线进行传输。比如QQ、微信发送信息。
UDP协议是无连接、不保证可靠性的传输层协议。发送端不关心发送的数据是否到达目标主机、数据是否出错等，收到数据的主机
也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障。传输数据速度更快，效率更高。

2、特点

1. 无连接、不可靠的传输协议
   

2. 花费的开销小
   

3、UDP报文的首部格式

1. 源端口号(16)UDP长度(16)
2. 目标端口号(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。
  

端口	协议	说明
69	TFTP	简单的文件传输协议
111	RPC	远程过程调用
123	NTP	网络时间协议