网络工程师必备知识点——深度理解网络传输层TCP、UDP

传输层两大协议TCP UDP
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一、TCP协议

1. TCP协议
TCP协议是一种面向连接的协议，可提供可靠的传输服务
2. TCP的端口号
作用：用来区分不同的网络服务
端口的分类：知名端口和动态端口
知名端口：0-1023，常见应用程序会使用的端口
动态端口：1024-65535，一般作为源端口使用
端口号对应的协议
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3. TCP头部
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整个TCP头部一共20个字节
Source Port：源端
Destination Port：目的端口
Sequence Number：顺序号码
Acknowledge Number：确认号码
Header Length；报头长度
Resv：保留字段
SYN：表示建立连接
ACK：表示响应
Window：窗口，用于流量控制
Checksum：校验字段
位码即tcp标志位，有6种标示：SYN(synchronous建立联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送) FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent紧急)
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4. TCP三次握手
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第一次握手：主机A发送位码为syn＝1（表示要求建立连接），随机产生seq number的数据包到主机B
第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送ack number=(主机A的seq+1)，同时syn=1，ack=1，随机产生一个seq number的数据包发送给A
第三次握手：主机A收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1，以及位码ack是否为1，若正确，主机A会再发送ack number=(主机B的seq+1)，ack=1，主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功
5. TCP的传输过程
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上图给出了主机A分2次（分2个数据包）向主机B传递200字节的过程。首先，主机A通过1个数据包发送100个字节的数据，数据包的 Seq 号设置为 1200。主机B为了确认这一点，向主机A发送 ACK 包，并将 Ack 号设置为 1301
为了保证数据准确到达，目标机器在收到数据包（包括SYN包、FIN包、普通数据包等）包后必须立即回传ACK包，这样发送方才能确认数据传输成功。
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此时 Ack 号为 1301 而不是 1201，原因在于 Ack 号增加了传输数据的字节数。假设每次 Ack 号不加传输的字节数，这样虽然可以确认数据包的传输，但无法明确100字节全部正确传递还是丢失了一部分，比如只传递了80字节。
因此按如下的公式确认 Ack 号：seq+传递的字节数+1
6. TCP的流量控制
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接收端将自己可以接收的缓冲区大小放入 TCP 首部中的 “窗口大小” 字段, 通过ACK端通知发送端;窗口大小字段越大, 说明网络的吞吐量越高 接收端一旦发现自己的缓冲区快满了, 就会将窗口大小设置成一个更小的值通知给发送端;发送端接受到这个窗口之后, 就会减慢自己的发送速度
如果接收端缓冲区满了, 就会将窗口置为0; 这时发送方不再发送数据, 但是需要定期发送一个窗口探测数据段, 来查看接收端是否有窗口有容量来接收数据
7. TCP的关闭连接
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TCP的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手
由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭
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TCP的四次挥手
（1）客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送。 （2）服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。
（3）服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A。 （4）客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。
二、 UCP的协议

1. UDP协议
DUP协议是一种面向无连接的协议，传输可靠性没有保障
2. UDP头部
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UDP头部共8个字节，传输数据时没有确认机制
Source Port：源端口
Destination Port：目的端口
Header；报头长度
Checksum：校验字段