• 2022-08-11 TCP/IP协议


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    IP地址:

    端口:

    协议:

    TCP协议

    UDP协议

    三次握手(连接建立)

    四次挥手(连接释放过程)

    面试题:

    为什么TCP要握手三次?

    为什么TCP挥手需要四次?

    TCP和UDP的区别


    IP地址:

    网络中的计算机能够互相通信,必须为每一台计算机指定一个标识号,通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机,而IP地址就是这个标识号也就是设备的标识

    端口:

    网络的通信本质上就是给两个应用程序牵上一条线。每台计算机都有很多的应用程序,那么在网络通信时,如何区分这些应用呢?如果说IP地址是唯一标识网络中的设备,那么端口号就是唯一标识设备中的应用程序,即应用程序的标识

    协议:

    通过计算机网络可以使多台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信的时候需要遵守一定的规则,这就类似汽车要遵循交通规则一样。在计算机网络中,这些规定连接和通信的规则被称之为网络通信协议,它规定了数据的传输格式、传输速率、传输方式、步骤等,通信双方必须同时遵守这个规定,才能完成数据的交互,常见的协议有UDP协议和IP协议

    TCP协议

    传输控制协议(Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

    TCP协议是 面向连接 的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,
    它提供了两台计算机之间 可靠无差错的数据传输 。在TCP连接中必须要明确 客户端与服
    务器 端,客户端向服务端发出连接请求, 每次连接的创建都需要经过“三次握手”

    三次握手:TCP协议中,在发送数据的准备阶段,客户端与服务器之间的三次交互, 以保证连接的可靠

    1. 第一次握手:客户端向服务端发出连接请求,等待服务器确认
    2. 第二次握手:服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求
    3. 第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息, 确认连接

    完成了三次握手,连接建立后,客户端和服务器就可以进行数据的传输了。由于这种面 向连接的特性,TCP协议可以保证传输数据的安全,所以应用十分广泛。例如上传文 件、下载文件、浏览网页等

    UDP协议

    用户数据报协议(User Datagram Protocol) 

    UDP是无连接通信协议,什么意思?就是在数据传输时,数据的发送端和接收端不建立连接。通俗来讲,一台计算机向另一台计算机发送数据时,发送端不管你接收端是否存在,我都会发送数据,我行我素,同样在接收端接收到数据时,也不会告诉发送端说我这个东西是否收到了。

    由于UDP协议只是单方面的,消耗资源小,通信效率高,所以通常都会用于音频,视频,朋友圈等不需要接收端反馈的传输且不重要的传输。

    三次握手(连接建立)

    第一次握手:客户端发送一个syn包给服务器,并进入同步已发送(SYN_SEND)状态,等待服务器确认。这个时候SYN=1,seq=x。
    第二次握手:服务器收到客户端发来的syn包,然后进行确认,同时自己也发送一个SYN+ACK包给客户端,然后服务器进入同步收到(SYN_RECV)状态。这个时候SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1。
    第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包后,向服务器发送确认包ACK,这个包发送完毕后,客户端和服务器进入到已建立连接(ESTABLISHED)状态,完成三次握手,开始传输数据。这个时候ACK=1,seq=x+1,ack=y+1。

    握手过程中传送的包不包含任何数据,连接建立后才会开始传送数据,理想状态下, TCP连接一旦建立,在通信双方的任何一方主动关闭连接前,TCP连接都会一直保持下去。

    四次挥手(连接释放过程)

    第一次挥手:

    当数据传输结束以后,客户端的应用进程发出连接释放报文段,并停止发送数据,其首部:FIN=1,seq=u。(TCP客户端发送一个FIN报文,用来关闭客户到服务器的数据传送。告诉对方不发数据)

    第二次挥手:

    服务器端收到连接释放报文段之后,发出确认报文,其首部:ACK=1,seq=v,ack=u+1。此时本次连接就进入了半关闭状态,客户端不再向服务器发送数据。而服务器端仍会继续发送。(服务器收到这个FIN报文,它发回一个ACK报文,确认序号为收到的序号加1)

    第三次挥手

    若服务器已经没有要向客户端发送的数据,其应用进程就通知服务器释放TCP连接。这个阶段服务器所发出的最后一个报文的首部应为:FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1。(服务器关闭客户端的连接,告诉对方我也不给你发数据了,发送一个FIN报文给客户端.)

    第四次挥手

    客户端收到连接释放报文段之后,必须发出确认ACK=1,seq=u+1,ack=w+1。 再经过2MSL(Maximum Segment Lifetime最长报文寿命)后,本次TCP连接真正结束,通信双方完成了他们的告别。(主动关闭方客户端发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。完成 四次挥手。)

    面试题:

    为什么TCP要握手三次?

    TCP是可靠的传输控制协议,三次握手能保证数据可靠传输又能提高传输效率
    如果TCP握手二次:
            客户端发送syn,进入到closeed状态,服务端一直等待,这样浪费了服务器端资源。
    如果TCP握手四次
            1. client给 server发送SYN同步报文;
            2. server收到SYN后,给 client回复ACK确认报文;
            3. server给 client发送SYN同步报文;
            4. client给 server发送ACK确认报文。
            相当于服务器多发了一次TCP报文,降低了连接速度和效率。

    为什么TCP挥手需要四次?

    因为TCP连接是全双工的网络协议,允许同时通信的双方同时进行数据的收发,同样也允许收发 两个方向的连接被独立关闭,关闭TCP连接需要进行四次连接, 每次关闭一个方向上的连接需要 FIN和ACK两次握手。

    TCP和UDP的区别

    TCP和UDP都属于传输层协议,它们之间的区别在于

    TCP是面向连接的;UDP是无连接的。
    TCP是可靠的;UDP是不可靠的
    TCP只支持点对点通信;UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的通信模式。
    TCP是面向字节流的;UDP是面向报文的。
    TCP有拥塞控制机制;UDP没有拥塞控制,适合媒体通信。
    TCP首部开销(20个字节),比UDP的首部开销(8个字节)要大.
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