【网络】6.传输层协议介绍

        什么是协议？规定数据通信和交互规则的约定

        协议的作用：1.通信规范：数据格式，传输方式，消息结构（报文）编码规则

                                确保通信的可靠性和一致性，互操作性

                              2.数据交换：数据在网络中的交换方式，数据包的组织方式，传输顺序，

                                错误检测，纠正机制，保证数据传播的正确性和完整性

                              3.安全性：协议可以规定数据加密和身份认证机制，保障通信的安全，防止数据被未经授权的人访问，篡改，泄露

                              4.设备互联：不同设备和不同系统之间能相互连接和通信，不同厂商之间的不同设备实现互操作性

                              5.网络管理：定义网络管理和监控的规范，通过指定协议追踪管理网络中的设备，配置，故障，确保网络的正常运行

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TCP 传输控制协议

        定义：面对连接可靠的进程到进程的通信协议，TCP提供全双工服务，数据同时双向传输，每个TCP都有发送缓存和接收缓存，用来临时存储数据

        注：通信双方必须建立连接，连接有规范，有步骤

tcp报文段 

 控制位FLAGS:

        URG：紧急位，紧急指针有效位

         ACK：确认位，只有ACK=1，确认的序列号字段才有效；ACK=0 确认号字段无效

         Ack：表示接收方期望收到发送方下一个报文段第一个字节数据的编号，确认传输是否有问题

         SEQ：TCP报文的序号

         SYN：同步位，连接位，同步序号位，tcp需要建立连接时，SYN=1建立连接

         FIN：断开位，TCP完成数据传输之后需要断开连接，提出断开连接的一方，需要把FIN=1

         PSH：急迫位，设为1时，要求接收方尽快把数据发送到应用层

         RST：重置位，RST为1时，要求重新建立TCP连接

         WIN：接收缓存区的空闲空间

UDP 用户数据报协议 （流媒体）

        定义：无连接，不保证可靠的传输层协议（可靠性由其他上层协议来保证）

                  传输的数据更快，效率更高

         注：  发送端不关心数据是否到达，接收端不会对发送端做出回应

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三次握手

PC1与 PC2建立连接（三次握手）

1.PC1发送想要建立连接的报文

        (1)  Seq=x   (表示报文的序号)

        (2)  SYN=1 （表示同步位，请求与PC2建立连接）

2.PC2收到PC1的请求，回复SYN+ACK的报文

      （1）Seq=y (表示PC2发送的报文的序号)

        (2)   Ack=x+1 (表示PC2让PC1下一次发送x+1序号的报文给PC1)

        (3)   SYN=1,ACK=1(表示PC2同意确定与PC1建立连接)

3.收到PC2同意建立连接的报文后

        （1）会发送一个序号为x+1报文

        （2）告诉PC2希望你下次发送序号为y+1的序号给PC1

        （3）确认位，将ACK=1发送确认，连接成功

抓包示例

为什么是三次握手，而不是两次握手，四次握手？

        第一次握手：PC1发包，PC2收到了
        由此可以确定PC1的发送能力、PC2的接收能力是正常的

        第二次握手：PC2发包，PC1收到了                                        
        由此可以确定PC2的接收、发送能力是正常的，但是并不能确定PC1的接收能力是否正常

        第三次握手：PC1发包，PC2收到了
        PC1做出回应由此可以确定PC1的接收、发送能力正常

        因此，需要三次握手才能确认双方的接收与发送能力是否正常。

总结：三次握手的本质是确认通信双方收发数据的能力

四次挥手

1. PC1向PC2发送FIN（结束）请求，ACK=1，表示PC1要确定请求关闭连接
2. PC2收到FIN请求，向PC1发送ACK确认是要关闭连接，表示PC2已收到请求
3. PC2向PC1发送FIN请求，表示PC2也要关闭连接
4. PC1收到PC2的FIN请求，向PC2发送ACK确认，表示PC1已经收到请求并准备好关闭连接,然后连接关闭

总结：四次挥手的目的就是关闭一个连接

在TCP断开连接的过程中，有一个半关闭得概念。TCP一端可以中止发送数据，但是仍然可以接收数据，称之为半关闭
      （1）PC1发送FIN,表示PC1停止发送数据，但是PC2还需要继续发送数据；
      （2）PC1表示不再发送数据，但是接收数据不受影响；
      （3）PC2回应ACK=1，此时处于半关闭状态，PC2继续传输未传完的数据；
               当PC2也传输完了数据，就进入挥手的最后阶段，

         (4）ACK=1 确定关闭连接
 

为什么是四次挥手，而不是三次？

        因为当PC2收到PC1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。

       关闭连接时，当PC2收到FIN报文时，连接并不会立即关闭，所以会回复一个ACK报文，告诉PC1，你的请求关闭连接的消息我收到了

        但是需要我这边所有的数据都发送给你，我才能发送FIN报文确定断开连接，故需要四次挥手。