靈魂拷問(wèn)

  1：TCP跟UDP的區(qū)別？
  2：TCP如何保證包的可靠性？
  3：TCP首部都包含什么鬼東西？
  4：TCP三次握手四次揮手的過(guò)程？
  5：TCP為什么握手三次而不是握手四次？為什么要揮手四次？

什么是TCP？

TCP是面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。

• 面向連接：一對(duì)一才能面向連接，一對(duì)多是無(wú)法簡(jiǎn)歷連接
• 可靠的： 無(wú)論網(wǎng)絡(luò)鏈路中出現(xiàn)了怎樣的變化，TCP都可以保證一個(gè)報(bào)文一定能夠到達(dá)接收端。
• 字節(jié)流： 消息是「沒(méi)有邊界」的，所以無(wú)論我們消息有多大都可以進(jìn)行傳輸。并且消息是「有序的」，當(dāng)「前一個(gè)」消息沒(méi)有收到的時(shí)候，即使它先收到了后面的字節(jié)已經(jīng)收到，那么也不能扔給應(yīng)用層去處理，同時(shí)對(duì)「重復(fù)」的報(bào)文會(huì)自動(dòng)丟棄。

TCP跟UDP的區(qū)別？

TCP報(bào)文段結(jié)構(gòu)

Snip20200709_34.png

報(bào)文段結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

1、源端口號(hào)字段，目的端口號(hào)字段：占16位。復(fù)用和分解上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)。
2、序號(hào)字段、確認(rèn)序號(hào)字段：占32位。
      序號(hào)字段：TCP的序號(hào)是對(duì)每個(gè)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行編號(hào)；
              在建立連接后，序號(hào)代表：這一次傳給對(duì)方的TCP數(shù)據(jù)部分的第一個(gè)字節(jié)的編號(hào)。
      確認(rèn)序號(hào)字段：期望從對(duì)方接收數(shù)據(jù)的字節(jié)序號(hào)，即該序號(hào)對(duì)應(yīng)的字節(jié)尚未收到；
                  在建立連接后，確認(rèn)序號(hào)代表：期望對(duì)方下一次傳過(guò)來(lái)的TCP數(shù)據(jù)部分的第一個(gè)字節(jié)的編號(hào)。
3、首部長(zhǎng)度字段：占4位。指出TCP段的首部長(zhǎng)度，以4字節(jié)為計(jì)算單位。
4、保留字段：占6位。保留為今后使用，目前值為0。
5、URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN各占1位。為標(biāo)志位字段；
      各占1位，變值為0或1；
      URG（Urgent）：緊急URG=1時(shí)，緊急指針字段才有效，表明當(dāng)前報(bào)文中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)優(yōu)先盡快傳輸。
      ACK（Acknowledge）：當(dāng)ACK=1，確認(rèn)序號(hào)字段有效；ACK=0時(shí)，確認(rèn)序號(hào)字段無(wú)效。
      PSH（Push）：當(dāng)推送PSH=1，盡快將報(bào)文段中的數(shù)據(jù)交付接收應(yīng)用迚程，不要等緩存滿了再交付。
      RST（Rest）：復(fù)位RST=1，TCP連接出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)，釋放連接，再重新建立TCP連接。
      SYN（Synchornization）：同步SYN=1，ACK=0時(shí)，表明是一個(gè)建立連接的過(guò)程。若對(duì)方統(tǒng)一建立連接，則回復(fù)SYN=1，ACK=1.
      終止FIN=1，TCP報(bào)文段的収送端數(shù)據(jù)已經(jīng)収送完畢，請(qǐng)求釋放連接。
6、接收窗口字段：占16位。向?qū)Ψ酵ǜ嫖曳浇邮沾翱诘拇笮　?7、校驗(yàn)和字段：占16位。
      計(jì)算方法不UDP校驗(yàn)和的計(jì)算方法相同。TCP協(xié)議號(hào)是6。
8、緊急指針字段：占16位。
      URG=1時(shí)，才有效。指出在本TCP報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少個(gè)字節(jié)。
9、選項(xiàng)字段長(zhǎng)度可變，最短為0字節(jié)，最長(zhǎng)為40字節(jié)。
10、填充字段，叏值全為0，目的是為了整個(gè)首部長(zhǎng)度是4字節(jié)的整倍數(shù)。

1：建立連接的過(guò)程

Snip20200709_27.png

2：為什么需要三次握手

確保客戶端，服務(wù)器確定雙方都能發(fā)能收.

第一次握手：客戶収送請(qǐng)求，此時(shí)服務(wù)器知道客戶能取。
第二次握手：服務(wù)器収送確認(rèn)，此時(shí)客戶知道服務(wù)器能發(fā)能收。
第三次握手：客戶収送確認(rèn)，此時(shí)服務(wù)器知道客戶能收。

標(biāo)志位字段說(shuō)明：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN各占1位
      各占1位，變值為0或1；
      緊急URG=1，緊急指針字段有效，優(yōu)先傳送。
      確認(rèn)ACK=1，確認(rèn)序號(hào)字段有效；ACK=0時(shí)，確認(rèn)序號(hào)字段無(wú)效。
      推送PSH=1，盡快將報(bào)文段中的數(shù)據(jù)交付接收應(yīng)用迚程，丌要等緩存滿了再交付。
      復(fù)位RST=1，TCP連接出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)，釋放連接，再重新建立TCP連接。
      同步SYN=1，該TCP報(bào)文段是一個(gè)建立新連接請(qǐng)求控制段戒者同意建立新連接的確認(rèn)段。
      終止FIN=1，TCP報(bào)文段的収送端數(shù)據(jù)已經(jīng)収送完畢，請(qǐng)求釋放連接。

第一次握手：
服務(wù)器由LISTEN迚入SYN_RCVD（同步收到）

客戶端向服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求控制段：（SYN=1，seq=x）
SYN=1：建立連接請(qǐng)求控制段
seq=x：表示傳輸?shù)膱?bào)文段的第1個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序列號(hào)是x，此序列號(hào)代表整個(gè)報(bào)文段的序號(hào)。
（補(bǔ)充：sequence number，序號(hào)的意思。）

Snip20200709_24.png

第二次握手：
服務(wù)器由LISTEN進(jìn)入SYN_RCVD（同步收到）

服務(wù)器収回確認(rèn)報(bào)文段：（SYN=1,ACK=1,seq=y, ack_seq=x+1）
SYN=1：同意建立新連接的確認(rèn)段
ack_seq=x+1：表示已經(jīng)收到了序列號(hào)為x的報(bào)文段，準(zhǔn)備接收序列號(hào)為x+1的報(bào)文段。
seq=y：服務(wù)器告訴客戶確認(rèn)報(bào)文段的序列號(hào)是y。

Snip20200709_25.png

第三次握手：
第三次握手可攜帶數(shù)據(jù)。

客戶對(duì)服務(wù)器的 同意連接報(bào)文段 迚行確認(rèn)（ACK=1,seq=x+1,ack_seq=y+1）
seq=x+1：客戶此次的報(bào)文段的序列號(hào)是x+1。
ack_seq=y+1：客戶期望接收服務(wù)器序列號(hào)為y+1的報(bào)文段。
當(dāng)客戶収送ACK時(shí)，客戶端進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)；
當(dāng)服務(wù)收到ACK后，也進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)；

Snip20200709_26.png

四次揮手

確保數(shù)據(jù)發(fā)送完再斷開(kāi)

Snip20200709_32.png

第一次揮手：

客戶向服務(wù)器収送釋放連接報(bào)文段：（FIN=1,seq=u）
FIN=1：収送端數(shù)據(jù)収送完畢，請(qǐng)求釋放連接。
seq=u：傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是u
客戶端狀態(tài)由ESTABLISHED迚入FIN_WAIT_1（終止等待1狀態(tài)）

image.png

第二次揮手：

服務(wù)器向客戶収送確認(rèn)段：（ACK=1,seq=v,ack_seq=u+1）
ACK=1：確認(rèn)字號(hào)段有效。
ack_seq=u+1：服務(wù)器期望接收客戶數(shù)據(jù)序號(hào)為u+1。
seq=v：服務(wù)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序號(hào)是v。
服務(wù)器狀態(tài)由ESTABLISHED迚入CLOSE_WAIT（關(guān)閉等待）
客戶端收到ACK段后，由FIN_WAIT_1迚入FIN_WAIT_2

Snip20200709_29.png

第三次揮手：

服務(wù)器向客戶収送釋放連接報(bào)文段：（FIN=1,ACK=1,seq=v+1,ack_seq=u+1）
FIN=1：請(qǐng)求釋放連接
ACK=1：確認(rèn)字號(hào)段有效。
ack_seq=u+1：表示服務(wù)器期望接收客戶數(shù)據(jù)序號(hào)為u+1。
seq=v+1：表示自己傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是v+1。
服務(wù)器狀態(tài)由CLOSE_WAIT迚入LAST_ACK（最后確認(rèn)狀態(tài)）
[圖片上傳中...(Snip20200709_31.png-504e74-1594279005869-0)]

第四次揮手

客戶向服務(wù)器収送確認(rèn)段：（ACK=1,seq=u+1,ack_seq=w+1）
ACK=1：確認(rèn)字號(hào)段有效。
ack_seq=v+1+1：表示客戶期望接收服務(wù)器數(shù)據(jù)序號(hào)為v+1+1。
seq=u+1：表示客戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的序號(hào)是u+1。
客戶端狀態(tài)由FIN_WAIT_2迚入TIME_WAIT，等待2MSL時(shí)間，迚入CLOSED狀態(tài)。
服務(wù)器在收到最后一次ACK后，由LAST_ACK迚入CLOSED。

Snip20200709_33.png