计算机网络-EW帮帮网

结构

低三层为通信子网，负责数据传输，高三层为资源子网，相当于计算机系统，完成数据处理，传输层承上启下

含一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议，被广泛应用于局域网和广域网

优点：数据传输可靠

缺点：效率慢

传输文件：HTTP、HTTPS、FTP等协议；传输邮件：POP、SMTP等协议；远程终端接入：Telnet协议

TCP虽面向字节流，但传送的数据单元=报文段

报文段=首部+数据 2部分

TCP全部功能体现在首部各个字段的作用

首部前20个字节固定，后面有4n个字节是根据需求而增加的选项
首部最小长度=20字节

TCP端口号
- TCP连接需要四个要素确定唯一连接(源IP，源端口号+目的IP，目的端口号)
- TCP首部预留两个16为作为端口号存储，IP地址由上一层IP协议负责传递
- 端口范围是2的16次方(1024以下系统保留)
TCP序号和确认号
- 序号seq：TCP通信过程中某个传输方向上的字节流的每个字节的序号，确认发送的数据有序
- 确认号ack：TCP对上次seq序号做出确认号，响应TCP报文段，给收到的TCP报文段序号seq+1
TCP标志位
- 每个TCP段都有一个目的，借助TCP标志位选项来确定，允许发送方或接收方指定哪些标志应该被使用，以便被另一端正确处理
1. SYN：简写为S，同步标志位，用于建立会话连接，同步序列号；
2. ACK：简写为.，确认标志位，对已接收的数据包进行确认；
3. FIN：简写为F，完成标志位，表示我已经没有数据要发送了，即将关闭连接；
4. PSH：简写为P，推送标志位，表示该数据包被对方接收后应立即交给上层应用，而不在缓冲区排队；
5. RST：简写为R，重置标志位，用于连接复位、拒绝错误和非法的数据包；
6. URG：简写为U，紧急标志位，表示数据包的紧急指针域有效，用来保证连接不被阻断，并督促中间设备尽快处理；

TCP建立连接的三次握手，握手成功后建立一条TCP连接，即可传送应用层数据

因为TCP是全双工通信，所以通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据
三次握手期间任何1次未收到对面回复都会重发

请求建立连接
- 客户端将TCP报文标志位SYN置为1，随机产生一个序号值seq=x，保存再TCP首部的序列号字段中，表明客户端打算连接的服务器端口，并将数据包发送给服务端，发送完毕后客户端进入syn-sent状态，等待服务器端确认
针对客户端的SYN的确认应答并请求建立连接
- 服务器端收到数据包后，通过标志位SYN=1知道客户端请求建立连接，服务端将TCP报文标志位SYN和ACK都置为1，ack=x+1，随机生成序号seq=y，将数据包发送给客户端以确认连接请求，服务端进入syn-rcvd状态
针对服务端的SYN确认应答
- 客户端收到确认后，检查ack是否=x+1，ACK是否=1，若是则将标志位ACK置为1，ack=y+1，seq=x+1，并将数据包发送给服务端，服务端检查ack是否=y+1，ACK是否=1，若是则建立连接成功，客户端和服务端进入established状态，完成三次握手，后可以开始传输数据
- seq=x+1是因为客户端在第一次发送报文的时候，序号排到了seq=x，占用1个字节(SYN标志本身消耗一个序号)，所以下一个客户端报文排到了seq=x+1

建立连接三次握手：

防止服务器端因接收了早已失效的连接请求报文，从而一直等待客户端请求，最终导致死锁，浪费资源

SYN洪泛攻击：

服务器，同时多个客户端发起连接请求，从而需进行多个请求TCP连接资源分配

服务端的TCP资源分配时刻=完成第二次握手时；而客户端的TCP资源分配时刻=完成第三次握手时

通信结束后，双发释放连接，需要四次挥手

断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端一共发送4个包以确认连接断开

在socket编程中，由客户端或服务端任一方执行close触发

TCP连接是全双工，每个方向都必须单独进行关闭

客户端发送关闭连接报文段
- FIN标志为1，请求关闭连接，停止发送数据，seq=u(=之前发送所有数据的最后一个字节序号+1)，客户端进入fin-wait-1状态，等待服务器确认报文
服务器发送确认报文
- 收到FIN报文后，ACK=1，ack=u+1，自己的序号seq=v，然后服务器进入close-wait状态
- 服务器通知上层应用程序，对方已释放连接，此时TCP处于半关闭状态，客户端没有数据要发送了
- 服务器可以发送数据，客户端可以接收数据
客户端接收确认报文
- 收到服务器ACK报文后进入fin-wait-2状态
- 还能收到来自服务器的数据，直到收到FIN报文段
服务端发送关闭连接报文段
- 服务端发送完所有数据后，向客户端发送请求关闭连接，停止发送数据
- FIN和ACK标志为1，ack=u+1，自身seq=w，服务端进入last-ack状态，等待客户端确认报文
客户端发送确认报文
- 客户端接收到服务器的FIN报文段后，向服务器发送报文进入time-wait状态，等待2MSL(2倍的报文段最大存活时间)，任何报文段在被丢弃前能在网络中存在的最长时间，之后进入closed状态
- ACK=1，ack=w+1,自身seq=u+1
服务器进入close状态
- 服务器接收到客户端ACK报文后，不用等待，一般情况下服务器比客户端更早进入close状态