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TCP,IP协议族.md

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TCP,IP协议族

目录

TCP/IP协议族

概念：一系列协议所组成的一个网络分层模型

为什么要分层？因为网络的不稳定性

具体分层：

  • 应用层（Application Layer）：HTTP、FTP、DNS
  • 传输层（Transport Layer ）：
  • 网络层（Internet Layer）：
  • 数据链路层（Link Layer）：
层 英文名 协议 备注
应用层 Application Layer HTTP、FTP、DNS 给出需要传输的数据
传输层 Transport Layer TCP、UDP 将需要传输的数据分块，然后交给网络层，重传也是这里负责
网络层 Internet Layer IP 负责传输，路由、寻址什么的
数据链路层 Link Layer 以太网、WiFi

TCP连接

什么叫做连接

这里的连接是TCP连接，必须先建立连接，双方才能发送消息，不然不认识你，就会把你的消息丢掉。

TCP连接的建立与关闭

3次握手

TCP连接三次握手

过程 具体描述 报文段信息 状态
第一次握手 客户端向服务器发送一个连接请求的报文段 同步标志位设为1：SYN=1；随机选择一个起始序号：seq=x；不携带数据；（因SYN位被设置为1的报文段不能携带数据，但要消耗一个序号） 客户端进入「同步已发送」状态（SYN_SEND）（等待服务器的确认）
第二次握手 服务器收到请求连接报文段后，若同意建立连接，则向客户端发回连接确认的报文段（为该TCP连接分配TCP缓存、变量） 同步标志位设为1：SYN-1；确认标志位设为1：ACK=1；随机选择一个起始序号：seq=y；确认号字段设为：ack=x+1；不携带数据（原因同上，但要消耗一个序号） 服务器进入「同步已接收」状态（SYN_RCVD）
第三次握手 客户端收到确认报文段后，向服务器再次发出连接确认报文段（为该TCP连接分配TCP缓存、变量） 确认标志位设为1：ACK=1；序号：seq=x+1；确认号字段设为ack=y+1；可携带数据（因SYN无需设为1，若不携带数据则不消耗序号） 客户端、服务器端都进入已创建状态（ESTABLISHED）（可开始发送数据）

为什么只有三次握手才能确认双方的接收与发送能力是否正常，而两次却不可以（为什么需要三次握手）？

  1. 第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的
  2. 第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常
  3. 第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常

三次握手的作用：

  1. 确认双方的接收能力、发送能力是否正常
  2. 指定自己的初始化序列号，为后面的可靠传输做准备
  3. 防止服务器端因接收了早已失效的连接请求报文，从而一直等待客户端请求，最终导致形成死锁、浪费资源
4次挥手

在通信结束后，双方都可以释放连接，共需四次挥手

TCP四次挥手

过程 具体描述 报文段信息 状态
第一次挥手 客户端向服务器发送1个连接释放的报文段（停止再发送数据） 终止控制位设为1：FIN=1；
报文段序号设为前面传送数据最后一个字节的序号加1：seq=u；
可携带数据
（FIN=1的报文即使不携带数据也消耗1个序号）		 客户端进入终止等待1状态（FIN-WAIT-1）（等待服务器的确认）
第二次挥手 服务器收到连接释放报文段后，则向客户端发回连接释放确认的报文段 确认标记位设为1：ACK=1；报文段序号 设为前面传送数据最后一个字节的序号加1：seq=v；确认号字段设为：ack=u+1； 服务器进入关闭等待状态（CLOSE-WAIT）；客户端收到服务器的确认后，进入终止等待2状态（FIN-WAIT-2），等待服务器发出释放连接请求；至此，客户端->服务器的TCP连接已断开；即TCP连接处于半关闭状态；即客户端->服务器断开，但服务器->客户端未断开
第三次挥手 若服务器已无要向客户端发送数据，则发出释放连接的报文段 终止控制位 设为1：FIN=1；确认标记位设为1：ACK=1，报文段序号：seq=w；重复上次已发送的确认号字段，设为：ack=u+1；可携带数据（FIN=1的报文即时不携带数据也消耗1个序号） 服务器端进入最后确认状态（LAST-ACK）
第四次挥手 客户端收到连接释放报文段后，则向服务器发回连接释放确认的报文段 确认标记位 设为1：ACK=1；报文段序号：seq=u+1；确认号字段 设为ack=w+1；可携带数据（FIN=1的报文即使不携带数据也消耗1个序号） 客户端进入时间等待状态（TIME-WAIT），服务器进入 关闭状态（CLOSED）；此时TCP连接还未释放 ；须经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户端才进入连接关闭状态（CLOSED）；即服务器进入关闭状态比客户端要早一些

长连接

为什么要长连接

移动网络并不在Internet中，而是在运营商的内网，并不具有真正的公网IP，因此当某个TCP连接在一段时间不通信之后，网关会出于网络性能考虑而关闭这条TCP连接和公网的连接通道，导致这个TCP端口不再能收到外部通信消息，即TCP连接被动关闭。

长连接的实现方式

心跳。即在一定间隔时间内，使用TCP连接发送超短无意义消息来让网关不能将自己定义为空闲连接，从而防止网关将自己的连接关闭。