计算机网络运输层之TCP/UDP

最新推荐文章于 2025-04-22 14:54:20 发布

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分类专栏：计算机网络

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文章目录

1.TCP协议
2.UDP协议
- 2.1 UDP定义和报文格式
3.TCP相关面试题
4.UDP相关面试题
- 4.1 UDP如何实现可靠传输

1.TCP协议

1.1 TCP报文格式

定义：
源端口号和目的端口号：各占两个字节，端口是运输层和应用层的服务端口，运输层的复用和分用功能都要通过端口实现。
序列号：占四个字节，序列号的值为本报文段所发的数据的第一个字节的序号，可以用来解决网络包乱序问题。
确认序列号：占四个字节，表示服务端期望收到的下一序列号，可以用来解决丢包的问题。
数据偏移(即首部长度)：占四位，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。
保留字段：占六位，保留为今后使用，但目前应置为 0。
确认ACK ：只有当ACK = 1 时确认号字段才有效。当ACK = 0 时，确认号无效。
同步SYN：SYN = 1表示请求连接。
终止FIN：FIN = 1表示释放连接，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放连接。
紧急URG ：当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送。
推送PSH：接收TCP收到 PSH = 1 的报文段，就尽快交付应用进程，而不是等到整个缓存都填满再向上交付。
复位RST：当 RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错，必须释放连接，然后再重新建立连接。
窗口字段 ：占两个字节，用来解决流量控制问题，单位为字节。TCP连接的一端根据缓存空间大小确定自己接收窗口的大小，然后通知对方，以确定对方的发送窗口的上限。
检验和：占两个字节。检验和的范围包括首部和数据两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上12字节的伪首部。
紧急指针：占两个字节，指出在本报文段中紧急数据的大小。
选项字段：长度可变，表示最大报文段长度 MSS。
填充字段：这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。

1.2 TCP三次握手

1.2.1 TCP三次握手文字描述

TCP三次握手：TCP 建立连接的过程。
第一次：首先客户端向服务器端发送SYN报文(其中SYN=1，seq=x)，表示请求建立连接，其中列号表示本报文段第一个字节的序号。
第二次：服务端在收到TCP报文后，返回ACK报文(其中ACK=1，ack=x+1；FIN=1，seq=y)，表示服务端同意客户端建立的连接，并且建立新连接；
第三次：客户端在收到服务器端的确认后，返回ACK的报文(其中ACK=1，ack=y+1，seq=y)，表示客户端同意服务端建立的连接；

1.2.2 TCP三次握手图解

1.2.3 三次握手过程中是否可以携带数据

第一次、第二次握手不可以携带数据，只有第三次可以携带数据的。
背景：假如第一次握手可以携带数据的话，如果有人要恶意攻击服务器，那他每次都在第一次握手中的SYN报文中放入大量的数据。因为攻击者根本就不理服务器的接收、发送能力是否正常，然后疯狂着重复发SYN报文的话，这会让服务器花费很多时间、内存空间来接收这些报文。也就是说，第一次握手不可以放数据，其中一个简单的原因就是会让服务器更加容易受到攻击。
对第三次来说，此时客户端已经处于ESTABLISHED状态，也就是说客户端已经建立连接，并且知道服务器的接收和发送能力是正常的，所以可以携带数据。

1.2.4 半连接队列和全连接队列

半连接队列：服务器第一次收到客户端的SYN之后，就会处于SYN_RCVD状态，此时双方还没有完全建立连接，服务器会把此种状态下请求连接放在队列里，我们把这种队列称之为半连接队列。
全连接队列：已经完成三次握手，建立起连接的就会放在全连接队列中，如果队列满了就有可能会出现丢包现象。