【跟着小编从零开始学以太网】之详解以太网传输层TCP协议

         小编又来了，前几篇博文，我们介绍了以太网的基础知识，从传输比特流的物理层，到数据链路层，再介绍到网络层，7层OSI模型已经介绍完了三层。今天呢，我们继续来介绍以太网传输层，如下介绍首先我们先看看传输层的作用：

---传输层的协议解决了端与端连接提供传输服务.

---这种传输服务分为可靠和不可靠的，其中TCP就是可靠传输、udp是不可靠传输.

---为端与端连接提供流量控制、差错控制、服务质量等管理服务.

           其中在传输层主要常见的涉及到了协议主要有两种，一种TCP，一种是UDP。我们就先从TCP协议先来介绍。

备注1：传输层协议繁多，如：tcp、udp、tls、rtp、sctp、spx、atp、IL等.

备注2：对于APP开发者来说，如运行Linux/Android的系统，常见也就是传输层的协议，也就是常说的 Socket 网络编程 .

        对于TCP协议，我们先看TCP是哪三个英文单词的缩写，Transmission Control Protocol (中文解释：传输控制协议.)，它是一种面向连接，可靠的，基于字节流的传输层协议，TCP是基于IP的传输层协议.

       了解了TCP协议的基本概念，我们接着看看TCP协议段格式：

备注：顺便普及一下包、帧、数据包、段、消息这个五个术语，这些都是用来表述数据的单位，大致区分如下：

---包可以说是全能性术语；

---帧用于表示数据链路层中包的单位；

---数据包是 IP 和 UDP 等网络层以上的分层中包的单位；

---段则表示 TCP 数据流中的信息；

---消息是指应用协议中数据的单位。

对于段格式的详细介绍如下：

1：源端口号：

---源端口号表示报文的发送端口，占16位。源端口号和源ip地址组合起来，可以标识报文的发送地址。

---目的端口号表示报文的接收端口，占16位。目的端口号和目的IP地址相结合，可以标识报文的接收地址

---序列号，TCP传输过程中，在发送端出的字节流中，传输报文中的数据部分的每一个字节都有它的编号。序号占32位，发起方发送数据时，都需要标记序号。

---确认号标识了报文接收端期望接收的字节序列。如果设置了ACK控制位，确认序号的值表示下一个准备接收的包的序号码。

---首部长度，该字段占4位，用来表示tcp报文的首部长度。

---保留字段，暂时没什么用。

---控制标志占6位，具体的标志位为URG,ACK,PSH,RST,SYS,FIN.(有6个标志位，每个标志位1bit，即只有0和1两种状态.)

---窗口大小，长度为16位，共两个字节，用来进行流量控制的。

---校验和长度位16位，共两个字节，对整个tcp报文段，即tcp头部和tcp数据进行校验和计算，接收端用于对收到的数据包进行验证。

---紧急指针，长度16位，共两个字节，是一个偏移量，和sn序号值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。

注意：以上10项内容是TCP报文首部必需字段，也叫固有字段，长度为20字节。接下来就是可选项和填充部分。

介绍完TCP协议段格式，接下来我们继续看看TCP协议的传输过程：TCP的数据传输过程涉及三个阶段：建立连接（三次握手），数据传输，断开连接（四次挥手）.

1:建立连接（三次握手）:

       TCP连接的建立是通过三次握手过程完成的，目的是确认双方的接收和发送能力是否正常，同时交换必要的参数，如序列号和窗口大小，为数据传输做准备。

---第一次握手：客户端发送一个SYN（同步）报文给服务器，并指定一个初始序列号。客户端进入SYN-SENT状态，等待服务器的响应。

---第二次握手：服务器收到SYN报文后，如果同意建立连接，则发送一个SYN-ACK（同步确认）报文作为响应。服务器同时也发送自己的初始序列号，并进入SYN-RECEIVED状态。

---第三次握手：客户端收到SYN-ACK报文后，发送一个ACK（确认）报文给服务器，确认收到服务器的SYN报文。此时，TCP连接建立，双方进入ESTABLISHED状态，可以开始数据传输。

2:数据传输:

       在连接建立后，TCP进入数据传输阶段。数据在应用层被分割成数据段，然后在传输层被进一步分割成TCP报文段。每个TCP报文段包含序列号、确认号和其他控制信息。发送方将数据发送给接收方，并等待接收方的确认。如果发送方在一定时间内未收到确认，它将重传数据。

3:断开连接（四次挥手）:

        数据传输完成后，TCP连接需要被断开。断开连接的过程称为四次挥手，包括以下步骤：

---第一次挥手：一方（通常是客户端）发送一个FIN（结束）报文，请求断开连接。

---第二次挥手：另一方（通常是服务器）收到FIN报文后，发送一个ACK报文确认，并进入CLOSE-WAIT状态。

---第三次挥手：服务器发送一个FIN报文给客户端，请求断开连接。

---第四次挥手：客户端收到FIN报文后，发送一个ACK报文确认，然后进入TIME-WAIT状态。经过一段时间后，客户端进入CLOSED状态，连接完全断开。

 通过以上对传输层TCP协议的简单介绍，小编相信攻城狮对TCP协议有了简单认识，后续小编也会基于对TCP协议传输的应用协议会一一介绍。

 对了，介绍了TCP，下一篇猜一下小编会介绍什么，猜对了，下一篇进行UDP协议介绍。

 最后，小编还是那句话：加油，预祝中国科技早日实现自主可控.

 ┏(＾0＾)┛.

本篇作者-品佳集团-思考帝