TCP/IP

网络七层协议 OSI Open System InterConnection

OSI 是一个开放性的通讯系统互连参考模型

层级关系
1. 物理层网络硬件
2. 数据链路层
3. 网络层
4. 传输层
5. 会话层
6. 表示层
7. 应用层
其中高层(7、6、5、4)定义了应用程序的功能
下三层(3、2、1)主要面向通过网络端到端，点到点的数据流

TCP

TCP(Transmissions Control Protocol) 一种面向链接的，可靠的，基于字节流的传输协议层通信协议

TCP 在传输层上运行，负责维护整个网络上可靠的端到端通信
- 传输层的还有
  - UDP 用户数据报文协议
  - RTP 实时传输协议
  - SCTP 流控制传输协议
IP 是网络层协议，它在传输层下方

数据传送

在每个 TCP 报文段中都有一对 消息序号 和 消息确认号

TCP 报文发送者称自己的字节流的编号为 消息序号
TCP 报文接收者的字节流编号为 消息确认号
通过使用序列号和确认号，TCP 层可以把收到的报文段中的字节按正确的顺序交付给应用层

建立连接三次握手

客户端向服务端发送 SYN 包，请求主动打开
- 该包携带随机数 A 作为消息序号
- 状态变化
  - 服务端对新客户端都处于 Listen(等待响应)状态
  - 发送完成后，客户端的状态更改为 SYN-SENT(同步已发送)
服务端接收到一个 SYN 包后
- 把该包放入 SYN 队列中
- 发送一个 SYN/ACK 包,并携带
  - 消息序号随机数 B
  - 消息确认号 A+1
- 状态变化
  - 服务端状态 LISTEN -> SYNC_RCVD(同步已收到)
  - 客户端状态 ESTABLISHED(建立连接)
客户端收到 SYN/ACK 包后
- 发送一个 ACK 包
  - 序号 A+1
  - 确认码 B+1
- 状态变化
  - 服务端、客户端都为 ESTABLISHED
当服务端接收到这个 ACK 包后
- 把请求帧从 SYN 队列中移出，放入到 Accept 队列中
- 这时已是长连接状态，可以进行数据传输了

SYN - synchronization (同步)
seq - sequcence (序号)
SYN-SENT - synchronization_sent (同步已发送)
SYNC_RCVD - synchronization_recieved (同步已收到)
ACK - acknowledgement (确认)
ESTABLISHED
FIN - finis (终结)

数据中断后重发

四次挥手

客户端发送连接释放包 FIN=1 seq=u 并停止发送数据
- 状态
  - 客户端 FIN-WAIT-1(终止待待 1)
服务端收到连接释放包，发出确认释放包 ACK=1 ack=u+1 seq=v
- 状态
  - 服务端发送后 CLOSE_WAIT
  - 客户端接收后 FIN-WAIT-2
服务端最后向客户端发送包 FIN=1,ACK=1,ack=u+1,seq=w
- 状态
  - 服务端发送后 LAST_ACK(最终动作)
  - 客户端收到后 TIME_WAIT
客户端收到服务端连接释放包发送 ACK=1,ack=w+1,seq=u+1
- 状态
  - 服务端 CLOSED
  - 客户端等待 2MSL 后 CLOSED

规则-有助于记住

每次通讯都必须带有 seq 序列码。每一次通讯，状态值都会改变
SYN=1 在握手阶段双方各发一次，FIN=1 在挥手阶段双方各发一次
有确认码的时候，必有确认号 ack。ack 在上一条收到的序号上+1

数据包结构

来源连接端口，16 位长，识别发送连接端口
目的连接端口，16 位长，识别接收连接端口
序列号（seq,32 位长）
确认号（ack,32 位长），期望收到的数据的开始序列号，也即已经收到的数据的字节长度加 1
资料偏移（4 位长），以 4 字节为单位计算出的数据段开始地址的偏移值。
保留，须置 0
ACK—为 1 表示确认号字段有效
SYN—为 1 表示这是连接请求或是连接接受请求，用于创建连接和使顺序号同步
FIN—为 1 表示发送方没有数据要传输了，要求释放连接
RST—为 1 表示出现严重差错。可能需要重新创建 TCP 连接。还可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求
紧急指针（16 位长）—本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号
窗口（WIN，16 位长）—表示从确认号开始，本报文的发送方可以接收的字节数，即接收窗口大小。用于流量控制
校验和（Checksum，16 位长）—对整个的 TCP 报文段，包括 TCP 头部和 TCP 数据，以 16 位字进行计算所得。这是一个强制性的字段

参见