網絡基礎四 傳輸層

server（指的服務器端） ，client(指的是客戶端）

1、 傳輸層做用

傳輸層的做用其實就是實現，兩臺在主機中應用程序之間的通訊。（被稱之爲邏輯通訊）

 

 

 

傳輸層協議

TCP(傳輸控制協議）

MSL ：一個傳輸報文，在網絡上最大的生存時間 ，和咱們的ttl概念有點相似。不過msl是指的時間，而後ttl是指一個數據包，在整個網絡中轉發，最多能夠通過多少臺路由器。

1、tcp報文數據結構

首先tcp報文，和ip數據包是同樣的，也分爲首部和數據部分，下圖就是tcp報文的首部

 

根據上述圖中，tcp報文的首部長度也是有20個字節，一共有5層，每一層4個字節，源端口和目的端口就是兩個須要通訊進程對應的端口號，很少說

序號（seq）：若是是在創建鏈接的過程，這個初始序列號是發送端隨機產生的一個數字。

確認號（ack）：指定的是下一個指望接收的字節

數據偏移：整個tcp報文，從哪一位開始是數據部分，而不是tcp首部。

保留：用於之後的擴展

接下來每一個8個1bit的標誌位：這8個標誌位是成對使用的

cwr和ece 用來處理擁塞控制 。

syn 和ack ，syn用來創建鏈接的 ，ACK標識，確認位（ack）是有效的。用來標識這是一個確認報

urg 和psh 是用來表示數據包傳輸和接收優先的，urg是發送端優先 ，psh是接收端優先接收。

rst 和 fin ，rst是用來處理重置一個鏈接，fin表示釋放一個鏈接。

窗口 ：用來處理流量控制的，應用了滑動窗口技術，這個會在tcp特性中講解。

檢驗和 ：就是用來檢測整個數據包的

緊急指針：和urg標誌位共用，一旦urg是1，緊急指針是用來標識整個tcp報文從哪一個字節開始是優先處理部分。

 

2、特性：面向鏈接 、 可靠傳輸 、 流量控制，擁塞控制 、 面向字節流

 

首先解釋一下什麼是可靠傳輸：

RTT(Round Trip Time)：一個鏈接的往返時間，即數據發送時刻到接收到確認的時刻的差值； 

tcp協議的可靠傳輸是指，中止等待協議，簡單來理解就是send一個tcp報文，必需要等待一個receive返回一個確認信息。若是沒有收到，就中止等待，

中止等待的時間就是rtt，若是過了這個時間尚未收到確認信息，就再發送一次以前的報文。可是因爲這種協議效率過低了，基於這種原理，就是出現了

流水線發送和累計確認

流水線發送：

累積確認：就是發送方一次發送多個數據包，接收方，根據已經接收到的，統一給一個確認

 

 

 面向鏈接：注意我說的是鏈接（不是三次握手，四次斷開），首先咱們應該思考一下爲何要創建鏈接，由於tcp通常是交付應用層較大的文件，因此，是多要多個

tcp數據報文（或者稱之爲分組或者段），這個時候，咱們都用這一個鏈接，將一個大的文件，實現一個完整的交付。假如說沒有這個鏈接，咱們發送端要給接收端一個大的文件

，這個中間的傳輸過程，可能就會走不少不一樣的鏈路，可能，是這個文件最後的尾部先到了，首部丟失了，這樣就會致使傳輸很混亂，因此創建了一個鏈接保證一個穩定的傳輸。下降丟包的機率

接下來，咱們爲了創建這個鏈接就須要到了三次握手，四次揮手了，重點來了！！！

 第一個爲何要三次握手才能創建一個鏈接，是由於防止出現殭屍鏈接。若是隻須要一次請求，一次確認，就能夠創建一個鏈接。會出現這樣一個狀況，第一次發送的狀況，走的鏈路發了阻塞，超過了rtt時間，

這個時候，發送端在發送一個請求，接收端接收，發送一個確認。鏈接創建，穿了一些數據，最後鏈接釋放了。這個時候第一次發送的請求到了接收端，接收端是沒法判斷這個是第一次請求的，就會直接給一個確認，就創建了

一個新的鏈接。而這個鏈接，就消耗了資源。一旦這樣的鏈接多了，會致使主機崩潰。

三次握手的詳細過程

a: 發送端發送一個請求，tcp報文中標誌位，SYN=1，ack=0 ，seq是一個隨機數字.，假如是x

b:接收端收到一個請求返回一個確認 ，tcp報文中， SYN=1 ,ack=x+1 ，ACK=1 ，seq=y

c:發送端接收到這個確認，在發送一個確認給接收端 ，tcp報文中是ACK=1 ， ack=y+1 ，seq=x+1

 

 上述一個鏈接創建的過程

數據傳輸完成以後，就涉及到鏈接的釋放，也就是傳說中的四次揮手 ，首先解釋一下爲何會有四次揮手。 由於tcp是全雙工通訊，這就至關於一對

單工通訊。因此當client主動發起釋放鏈接，告訴server，我這邊沒有數據發送了，關閉client向server端發送數據的通道。這個時候，頗有可能，server端

正在給client發送數據，若是這個時候，client直接斷開了，client就接收不到這段數據了，就好像，打電話，A給B打電話，A把想說的話說完了，直接掛斷了，B

還有想要回應的話，這個時候，B沒有說完，A直接掛斷了。而正常的通訊方式是，A說完了，A說我講完了須要掛斷 ， B說先別掛斷，等一下，我還優化要說。等B

說完 ， 告訴A，我講完了，我也要掛斷了。A說能夠。而後B掛斷。隨後A等到通道忙音後，就掛斷了。

四次揮手詳細過程

A：發起用釋放鏈接的請求，FIN=1 ,SEQ =U .

B：給一個確認，ack=u+1 ，ACK=1 ，seq =v

B：發送一個請求釋放個人鏈接，fin=1 ack =u+1 ，seq =w ，ack=1

A：給一個確認 ,ACK=1 ,ack=w+1 ，seq = u+1

 

 

咱們看到在鏈接創建和釋放的過程當中，這個鏈接都是有狀態的，下面詳細解讀一下這個狀態。

 CLOSED: 鏈接處於關閉狀態

LISTEN：服務器端處理處於監聽狀態，監聽tcp鏈接請求

SYN RECD ： 服務器端接到一個鏈接請求 ，並返回給client一個確認，等待client發來一個確認鏈接

SYN SEND ： 客戶端主動發起一個鏈接，等待服務器端匹配鏈接，返回確認

EStablished ：鏈接已經創建 ，處理傳輸數據的狀態

FIN WAIT1 ： 主動釋放鏈接一端，已經沒有數據要發了，請求釋放鏈接

FIN WAIT2 ：另外一端贊成釋放鏈接

TIME WAIT :等待2msl時間等待 ，發送一個鏈接斷開的確認信息

Close WAIT ：接收一個關閉鏈接的請求，並請求本地應用，等待本地發起的關閉鏈接請求

LAST ACK ：等待關閉鏈接的確認

 

滑動窗口技術：用來處理流量控制:

窗口的大小是可變的

 

 

 

緩存中有存在窗口，來處理，發送的數據或者接收的數據，是以字節爲單位的。窗口控制能夠發送數據的大小，窗口經過移動，控制發送數據的範圍。

擁塞控制：

這個擁塞控制就是tcp有一個擁塞窗口，用來分析鏈路上，信信道是否阻塞，若是不是阻塞的就多發點包，

若是是阻塞的就根據算法，少發包。

面向字節流的：

就是tcp通常是交付大文件的，一個文件將會有不少個字節，一個tcp報文是傳輸不完的，因此每個tcp傳輸報文其實是文件中一部分字節，

因此說是面向字節流的。

 

UDP ：無鏈接 、 不可靠傳輸、udp面向是文件

簡答來理解 ，無鏈接就是udp報文能夠在任何一個鏈路上傳輸tcp報文

不可靠傳輸是指，udp包發送沒有確認，若是丟失，，客戶端會從新發請求。服務器端在來發送udp包。

一個udp報就能處理頂層整個文件，不處理大型的文件。