TCP/UDP 基础原理

网络技术2022-09-061423 字

TCP/UDP 基础原理

网络技术2022-09-061423 字

传输层的作用

首先在讲TCP/IP协议族之前，我们先来了解一下传输层。

传输层提供面向连接和无连接的服务（TCP/UDP）
维护连接状态
对数据进行分段和封装（网络只能发送长度有限的数据包）
多路复用（端口号的概念呢，一个IP地址对应多个应用程序或服务）
可靠传输（对错误、丢失、乱序的包检测纠错）
流量控制（对接收方的数据接收速率进行协调，避免浪费）

什么是TCP、UDP

TCP（Transfer Control Protocol）传输控制协议
UDP（User Datagram Protocol）用户数据报文协议
两者都是TCP/IP协议族中最重要协议之一
TCP是面向连接的可靠传输层协议，一对一的通信
UDP是无连接的传输协议，我们看视频什么的都是基于UDP流试传输数据

TCP的特点

三次握手

通过三次握手来建立可靠连接

端口号

可以用端口号来标识上层协议和服务，实现网络多路复用

完整性校验

（Checksum）校验和计算，保证了接受方能检测到传输过程中可能出现的差错

确认机制

对于正确收到的数据包接收方通过应答通过发送方，超过一段时间没有收到应答则重传

序列号

所有的数据都拥有唯一的序列号，通过序列号来将数据进行确认、乱序重排

窗口机制

可以通过调节抽象的窗口，来限制接收方最大的传输速率，从而控制数据流量

TCP报文格式

依旧还是老惯例，我们逐层来解释他的意思和作用：

Source Port

源端口 - 16Bit
和源IP组合起来使用，对报文表示返回地址

Destination Port

目的端口 - 16Bit
对应接受方计算机上的服务、应用程序的端口

Sequence Number

序列号 - 32Bit
用来标识源端设备向目的端发送的数据的编号，（相当于一个计数器）

Acknowledgement

确认号 - 32Bit
用来标识请求对方下次发送的数据报文的编号

Data Offset

数据偏移 - 4Bit
用来标识分片后的数据，在源数据中的位置

Reserved

保留位 - 6Bit
暂时还没有其他作用，留着占位，以便以后新增内容

Control

控制位 - 6Bit
控制着六个功能的开关
分别是URGACKPSHRSTSYNFIN

URG

紧急指针

ACK

确认字段标志

PSH

提交缓存数据

RST

复位开关（可以用来强行中断TCP连接）

SYN

握手开关

FIN

结束开关

Windows

窗口尺寸 - 16Bit
用于标识自己期望收到的数据字节

Checksum

校验和 - 16Bit
对源数、目的据计算产生的结果，源目数据计算出来的应该是相等，数据才是完整的

Urgent Pointer

紧急指针 - 16Bit

Options

可选项

Padding

填充

加入额外的数据，保证TCP头部是32位的整倍数

端口号的概念

IP网络中，通常一个IP地址标识一个主机，但是主机上有多个进程服务要被其他网络所访问，要标识这些程序、服务就引入了TCP/UDP端口号，用来标识程序或服务
协议号TCP：6
协议号UDP：17

端口的取值范围是0~65535
其中0-1023端口有IANA号码分配机构统一管理
1024-65535为我们的随机端口
几个常见应用的端口号：
Telnet：23/TCP
FTP：20/21/TCP（20数据传输，21连接控制）
HTTP：80/TCP
HTTPS：443/TCP
SMTP：25/TCP
DNS：53/UDP
TFTP：69/UDP
SNMP：161/UDP
BootP：67/68/UDP

TCP三次握手

TCP通过三次握手来建立可靠连接

由发起方 HostA 向被叫方 HostB 发出连接请求。将段的序列号标为 a，SYN 置位，由于是双方发的第一个包，ACK 无效。
HostB 收到连接请求后，读出序列号为 a，发送序列号为 b 的包，同时将 ACK 置为有效，将确认号置为 a+1，同时将 SYN 置位。
HostA 收到 HostB 的连接确认后，对该确认再次作确认。HostA 收到确认号为 a+1、序列号为 b 的包后，发送序列号为 a+1、确认号为 b+1 的段进行确认
HostB 收到确认报文后，连接建立

PS：看文字容易搞混，最好还是看流程图，在配合抓包测试