详解TCP/IP

1.TCP/IP简介

协议是指计算机之间通信的规范，TCP/IP协议共分为四层。
1.链路层：用来处理连接网络的硬件部分，如设备驱动，网卡。
2.网络层：用来处理在网络上流动的数据包，数据包是网络传输的最小单位，该层的作用就是选择传输路线把数据包传输给对方。
3.传输层：承载TCP/UDP协议。
4.应用层：承载FTP/DNS/HTTP协议。

2.访问网页过程

1.浏览http://index.com/hello
2.DNS解析index.com对应的ip地址是100.100.100.1
3.HTTP生成对目标Web服务器的请求报文
4.TCP将HTTP请求报文分割成多段传输
5.IP协议搜索对方的MAC地址并传送，中间可能经过多个路由器中转
6.TCP重组报文段
7.HTTP对请求的内容做处理
8.按原路回传

3.HTTP缺点&HTTPS

一、HTTP缺点
1.通信使用明文，不对数据进行加密（内容容易被窃听）
2.不验证通信方身份（容易伪装）
3.无法确定报文完整性（内容易被篡改）
HTTPS是HTTP+SSL，在使用HTTP时，HTTP直接与TCP通信，使用HTTPS后，HTTP先与SSL通信，再与TCP通信。
SSL加密方式：
1.共享秘钥加密（对称加密）
加密的同时把秘钥发送给对方。
2.公开秘钥加密（非对称加密）
接收方有两把秘钥，公开秘钥和私有秘钥，公开秘钥随意发送，私有秘钥只有自己有，发送方发送时使用对方的公开密钥进行加密发送，接收方接受到后使用私有秘钥解密。
3.混合加密机制
共享秘钥传输快，不安全，公开秘钥传输慢，安全。因此可以先按公开秘钥传通信，在确保安全后采用共享秘钥通信。

4.TCP协议特点和三次握手&四次挥手

TCP协议是一种面向连接的可靠的字节流服务。
在一个TCP连接中只有两方进行彼此通信，不能广播。
TCP使用校验和、确认和重传机制保证传输可靠性。
TCP对数据进行分段，使用累积确认保证数据包的顺序和非重复。
TCP使用滑动窗口机制实现流量控制，通过动态改变窗口大小进行拥塞控制。

三次握手是指建立TCP连接时，客户端和服务器总共发送三个包，在socket编程时，客户端执行connect()方法时出发三次握手。

（1）第一次握手：
Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：
Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

（3）第三次握手：
Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

所谓四次挥手就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
答：因为在建立连接时，当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，“你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假想网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。