TCP/IP协议卷一（一）

概述

TCP/IP协议不是一个单个的协议，而是一个协议族。
互联网进行通信时，需要相应的网络协议，TCP/IP 原本就是为使用互联网而开发制定的协议族。因此，互联网的协议就是 TCP/IP，TCP/IP 就是互联网的协议。

分层

OSI七层模型：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，物理链路层，物理层。
TCP/IP四层协议模型：应用层，传输层，网络层，链路层。

互联网的地址

互联网上的接口都有一个唯一的Internet地址（IP地址），IP地址长32bit。
IP地址分为五类，并且有不同的格式和范围：

类型	范围
A类	0.0.0.0~127.255.255.255
B类	128.0.0.0~191.255.255.255
A类	192.0.0.0~223.255.255.255
A类	224.0.0.0~239.255.255.255
A类	240.0.0.0~247.255.255.255

域名系统

域名系统(DNS)是一个分布式的数据库，用来存储IP地址与主机名之间的映射关系

封装

应用程序用TCP传数据的时候，数据被送入协议栈中。用户数据经由应用程序，TCP，IP，以太网驱动程序进行层层封装来生成数据报文。

端口号

TCP和UDP使用16bit的端口号来识别应用程序，理论上有2＾16（0~65535）个端口号。
查看unix系统下的端口号：grep telnet /etc/services

IP:网际协议

特点

不可靠，无连接

IP首部

普通IP首部由20个字节组成，包含4位版本号，4位首部长度，8位服务类型，16位总长度，16位标识，3位标志，13位片偏移，8位生存时间，8位协议，16位首部检验和，32位源IP之地，32位目的IP地址。

IP路由选择

IP层在内存中有一个路由表，当收到一份数据包并进行发送时，都会对该表进行一次搜索。首先会查看目的IP地址是否为本机的IP地址之一或者IP广播地址，如果是，那么数据表就会被送到由IP首部协议字段所指定的协议模块进行处理，如果不是这些地址，IP层会被设置成路由器的功能，对数据报进行转发。

所有IP路由选择只为数据报传输提供下一站路由器的IP地址，它假定下一站路由器比发送数据报的主机更接近目的，而且下一站路由器与主机是直接相连的。

路由表中的每一项都包含下面这些信息：

目的IP地址
下一站的IP地址
标志
为数据报的传输指定一个传输接口

IP路由选择主要完成的功能：

搜索本机路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的条目
搜索路由表，寻找能与目的网络号想匹配的条目
搜索路由表，寻找名为“默认”的条目

UDP:用户数据报协议

概述

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议。

UDP是不可靠的，它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证他们能够到达目的地。

UDP首部

UDP首部由8字节组成，分别为16位源端口号，16位目的端口号，16位UDP长度，16位UDP检验和。

TCP协议

概述

TCP协议是一个面向连接的协议。

建立和终止连接

在TCP报文中比较重要的字段有：

序号（Seq），32bit
确认号（Ack），32bit
标志位(Flags)：共 6 个，即 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN 等。

建立连接：

客户端给服务器发送一段TCP报文，标记位为 SYN，表示“请求建立新连接”;序号为 Seq=x(x 一般为 1);随后客户端进入 SYN-SENT 阶段
服务器端接收到来自客户端的 TCP 报文之后，结束 LISTEN 阶段。并返回一段 TCP 报文。标记位为ACK，SYN，Ack=x+1，Seq=y,服务器进入SYN-RCVD状态
客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的 TCP 报文之后，明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的，结束 SYN-SENT 阶段。并返回最后一段 TCP 报文。标志位为ACK，Ack=y+1,随后客户端进入 ESTABLISHED 阶段。
服务器接收到确认信号之后进入ESTABLISHED阶段，建立连接，开始传输数据。

终止连接：

客户端发送标志位为FIN，Seq=u,客户端进入FIN_WAIT_1阶段
服务器收到终止信号，发送标志位为ACK,Ack=u+1,Seq=v,服务器进入CLOSE_WAIT阶段，客户端收到确认信号，进入FIN_WAIT_2阶段
服务器做好了断开连接的准备后，向客户端发送标记位为FIN,ACK，Ack=v+1,Seq=w ，服务器进入LASK_ACK阶段
客户端收到服务器准备好的信号后，向服务器发送标记位为ACK,Ack=w+1,Seq=u+1,客户端等待2MSL后关闭连接，服务器收到确认信号后，关闭连接

超时重传

TCP的的超时重传是保证TCP可靠性的一个重要机制。
原理：在发送一个数据以后开启计时器，一定时间内没有收到ACK报文，则重传数据。