TCP协议

news2024/12/22 23:45:51

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）

TCP-数据格式

image-20221228152050829

数据偏移

  • 占4位，取值范围是0x0101~0x1111
  • 乘以4就是首部长度（Header Length）

保留

  • 占6位，目前全为0

有些资料中，TCP首部的保留（Reserved）字段占3位，标志（Flags）字段占9位

  • wireshark中也是如此

UDP的首部中有个16位的字段记录了整个UDP报文段的长度（首部+数据）

但是，TCP的首部中仅仅有4位的字段记录了TCP报文段的首部长度，并没有字段记录TCP报文段的数据长度

  • 分析

    • UDP首部中占16位的长度字段是冗余的，存粹是为了保证首部是32bit对其

    • TCP\UDP的数据长度，完全可以由IP数据包的首部推测出来

      传输层的数据长度=网络层的总长度-网络层的首部长度-传输层的首部长度

TCP—检验和（Checksum）

  • 跟UDP一样，TCP检验和的计算内容：伪首部+首部+数据
    • 伪首部：占用12字节，仅在计算检验和时起作用，并不会传递给网络层

TCP—标志位（Flags）

  • URG（Urgent）
    • 当URG=1时，紧急指针字段才有效。表名当前报文段中有紧急数据，应当优先传送。
  • ACK（Acknowledgement）
    • 当ACK=1时，确认号字段才有效
  • PSH（Push）
  • RST（Reset）
    • 当RST=1时，表名连接中出现严重差错，必须释放连接，然后重新建立连接。
  • SYN（Synchronization）
    • 当SYN=1、ACK=0时，表明这是一个建立连接的请求
    • 若对方同意建立连接，则回复SYN=1，ACK=1
  • FIN（Finish）
    • 当FIN=1，表名数据已经发送完毕，要求释放连接

TCP—序号、确认号、窗口

  • 序号（Sequence Number）
    • 占4字节
    • 首先，传输的每一个字节都会有一个编号
    • 在建立连接后，序号代表：这一次传给对方的TCP数据部分的第一个字节的编号
  • 确认号（Acknowledgement Number）
    • 占4字节
    • 在建立连接后，确认号代表：期望对方下一次传过来的TCP数据部分的第一个字节的编号
  • 窗口（Window）
    • 占2字节
    • 这个字段有流量控制功能，用以告知对方下一次允许发送的数据大小（字节为单位）

TCP的几个要点

  • 可靠传输

  • 流量控制

  • 拥塞控制

  • 连接管理

    • 建立连接
    • 释放连接

TCP可靠传输

TCP可靠传输—停止等待ARQ协议

  • ARQ（Automatic Repeat-reQuest），自动重传请求
  • image-20221228164441162
  • image-20221228164822531

TCP可靠传输— 连续ARQ协议+滑动窗口协议

  • image-20221228165329874

TCP可靠传输— SACK（选择性确认）

  • 在TCP通信过程中，如果发送序列中间某个数据包丢失（比如1，2，3，4，5中的3丢失了）

  • TCP会通过重传最后确认的分组后续的分组（最后确认的是2，重传3，4，5）

  • 这样原先已经正确传输的分组也可能重复发送（比如4，5），降低了TCP性能

  • 为改善上述情况，发展出了SACK（Selective Acknowledgment，选择性确认）技术

    • 告诉发送方哪些数据丢失，哪些数据已经提前收到
    • 使TCP只重新发送丢失的包（比如3），不用发送后续所有的分组（比如4，5）

  • SACK信息会放在TCP首部的选项部分

    image-20221228172231253
    • Kind：占1字节。值为5代表这是SACK选项
    • Length：占1字节。表名SACK选项一共占用多少字节
    • Left Edge：占4字节，左边界
    • Right Edge：占4字节，右边界

  • 一对边界信息需要占用8字节，由于TCP首部的选项部分最多40字节，所以

    • SACK选项最多携带4组边界信息
    • SACK选项的最大占用字节数=4*8+2=34

若有个包重传了N次还是失败，会一直持续重传到成功为止吗？

  • 这个取决于系统的设置，比如有些系统，重传5次还是未成功就会发送reset报文（RST）断开TCP连接

为什么选择在传输层就将数据大卸八块，分成多个段，而不是等到网络层再分片传递给数据链路层

  • 因为可以提高重传的性能

  • 需要明确的是：可靠传输实在传输层进行控制的

    • 如果再传输层不分段，一旦出现数据丢失，整个传输层的数据都得重传

    • 如果在传输层分了段，一旦出现数据丢失，只需要重传丢失的哪些段即可

TCP—流量控制

  • 如果接受方的缓存区满了，发送方还在疯狂地发送数据

    • 接收方只能把收到的数据包丢掉，大量的丢包会极大地浪费网络资源
    • 所以要进行流量控制

  • 什么是流量控制？

    • 让发送方的发送速率不要太快，让接收方来得及接收处理。

  • 原理：

    • 通过确认报文中窗口字段来控制发送方的发送速率
    • 发送方的发送窗口大小不能超过接收方给出的窗口大小
    • 当发送方收到接收窗口的大小为0时，发送方就会停止发送数据

TCP—流量控制—特殊情况

  • 有一种特殊情况

    • 一开始，接收方给发送方发送了0窗口的报文段
    • 后面，接收方又有了一些存储空间，给发送方发送的非0窗口的报文段丢失了
    • 发送方的发送窗口一直为零，双方陷入僵局

  • 解决方案

    • 当发送方收到0窗口通知时，这时停止发送报文
    • 并且同时开启一个定时器，隔一段时间就发个测试报文取询问接收方最新的窗口大小

TCP—拥塞控制

  • 拥塞控制

    • 防止过多的数据注入到网络中
    • 避免网络中的路由器或者链路过载

  • 拥塞控制是一个全局性的过程

    • 涉及到所有的主机、路由器
    • 以及与降低网络传输性能有关的所有因素
    • 是大家共同努力的结果

  • 相比而言，流量控制是点对点通信的控制

TCP—拥塞控制—方法

  • 慢开始（slow start，慢启动）

  • 拥塞避免（congestion avoidance）

  • 快速重传（fast retransmit）

  • 快速回复（fast recovery）

  • 几个缩写

    • MSS（Max Segment Size）：每个段最大的数据部分大小

      • 在建立连接时确定

    • cwnd（congestion window）：拥塞窗口

    • rwnd（receive window）：接收窗口

    • swnd（send window）：发送窗口

      • swnd=min(cwnd，rwnd)

TCP—拥塞控制—慢开始

  • image-20221230145031946
  • ​ image-20221230145342128
    • cwnd的初始值比较小，然后随着数据包被接收方确认（收到一个ACK），cwnd成倍增长

TCP—拥塞控制—拥塞避免

  • image-20221230145842579
    • ssthresh（slow start threshold）：慢开始阈值，cwnd到达阈值后，以线性方式增加
    • 拥塞避免（加法增大）：拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞
    • 乘法减小：只要网络出现拥塞，把ssthresh减半，与此同时，执行慢开始算法（cwnd又恢复到初始值）
      • 当网络出现频繁拥塞时，ssthresh值就下降的很快

TCP—拥塞控制—快重传

  • 接收方
    • 每收到一个失序的分组后就立即发出重复确认
    • 使发送方及时知道有分组没有到达
    • 而不要等待自己发送数据时才进行确认
  • 发送方
    • 只要连续收到三个重复确认（总共4个相同的确认），就应当立即重传对方尚未收到的报文段
    • 而不必继续等待重传计时器到期后再重传
  • image-20221230151306625

TCP—拥塞控制—快重传+快恢复

  • image-20221230152031954
    • 当发送方连续收到三个重复确认，就执行“乘法最小”算法，把ssthresh减半
      • 这是为了预防网络发生拥塞
    • 由于发送方现在认为网络很可能没有发生拥塞
      • 因此，与慢开始不同之处是现在不执行慢开始算法，即cwnd现在不恢复到初始值
      • 而是把cwnd值设置为ssthresh减半后的数值
      • 然后开始执行拥塞避免算法（“加法增大”)，使拥塞窗口缓慢地线性增大

TCP—拥塞控制—发送窗口的最大值

  • 发送窗口的最大值：swnd=min（cwnd，rwnd）
  • 当rwnd<cwnd时，是接收方的接收能力限制发送窗口的最大值
  • 当cwnd<rwnd时，则是网络的拥塞限制发送窗口的最大值

TCP—序号，确认号

  • TCP—序号（Seq），确认号（Ack）

    • image-20230103105251543
    • image-20230103105551510

    • image-20230103111441677

      • 建立连接的请求，只有头部，没有数据部分，数据部分长度为0。

    • image-20230103111938451

    • image-20230103145812591

      • TCP数据部分依然为0，这只是一个确认的包
    • image-20230103153133353

TCP—建立连接——3次握手

  • CLOSED：client处于关闭状态

  • LISTEN：server处于监听状态，等待client连接

  • SYN-RCVD：表示server接受到了SYN报文，当收到client的ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态

  • SYN-SENT：表示client已发送SYN报文，等待server的第二次握手

  • ESTABLISHED：表示连接已经建立

  • TCP—建立连接——前两次握手的特点

    • SYN都设置为1
    • 数据部分的长度都为0
    • TCP头部的长度一般都是32字节
      • 固定头部：20字节
      • 选项部分：12字节
    • 双方会交换确认一些信息
      • 比如MSS，是否支持SACK，Window scale（窗口缩放系数）等。
      • 这些数据都放在了TCP头部的选项部分中（12字节）

  • 为什么建立连接的时候，要进行3次握手？2次不行吗？

    • 主要目的：防止server端一直等待，浪费资源

  • 如果建立连接只需要2次握手，可能会出现的情况：

    • 假设client发出的第一个连接请求报文段，因为网络延迟，在连接释放以后的某个时间才到达server
    • 本来这是一个早已失效的连接请求，但server收到此失效的请求后，误认为是client再次发出的一个新的连接请求
    • 于是server就向client发出确认报文段，同意建立连接
    • 如果不采用三次握手，那么只要server发出确认，新的连接就建立了
    • 由于现在client并没有真正地想连接服务器的意愿，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据
    • 但server却以为新的连接已经建立，并一直等待client发来数据；这样，server的很多资源就白白浪费掉了

  • 采用”三次握手“的办法可以防止上述现象的发生

    • 例如上述情况，client没有向server的确认发出确认，server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接

  • 第三次握手失败了，会怎么处理？

    • 此时server的状态为SYN-RECV，若等不到client的ACK，server会重新发送SYN+ACK包
    • 如果server多次重发SYN+ACK都等不到client的ACK，就会发送RST包，强制关闭连接
    • image-20230103164052219

TCP—断开连接—4次挥手

  • 为什么释放连接的时候，要进行4次握手？

    • TCP是全双工模式
    • 第1次挥手：当主机1发出FIN报文段时
      • 表示主机1告诉主机2，主机1已经没有数据要发送了；但是，此时主机1还是可以接受来自主机2的数据
    • 第2次挥手：主机2返回ACK报文段时
      • 表示主机2已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的
    • 第3次挥手：当主机2也已发送了FIN报文段时
      • 表示主机2告诉主机1，主机2已经没有数据要发送了
    • 第4次挥手：当主机1返回ACK报文段时
      • 表示主机1已经知道主机2没有数据发送了。随后正式断开整个TCP连接

  • 状态解读

    • FIN-WAIT-1：表示想主动关闭连接
      • 向对方发送了FIN报文，此时进入到FIN-WAIT-1状态
    • CLOSE-WAIT：表示在等待关闭
      • 当对方发送FIN给自己，自己会回应一个ACK报文给对方，此时进入到CLOSE-WAIT状态
      • 在此状态下，需要考虑自己是否还有数据要发送给对方；如果没有，发送FIN报文给对方
    • FIN-WAIT-2：只要对方发送ACK确认后，主动方就会处于FIN-WAIT-2状态，然后等待对方发送FIN报文
    • CLOSING：一种比较罕见的例外状态
      • 表示你发送FIN报文后，并没有受到对方的ACK报文，反而却也收到了对方的FIN报文
      • 如果双方几乎在同时准备关闭连接的话，那么就出现了双方同时发送FIN报文的情况，即会出现CLOSING状态
      • 表示双方都正在关闭SOCKET连接
    • LAST-ACK：被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报文
      • 当收到ACK报文后，即可进入CLOSED状态
    • TIME-WAIT：表示收到了对方的FIN报文，并且发送了ACK报文，就等2MSL后即可进入CLOSED状态了
      • 如果FIN-WAIT状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时
        • 可以直接进入到TIME-WAIT状态，而无需经过FIN-WAIT-2状态
    • CLOSED：关闭状态
    • 由于有些状态的时间比较短暂，所以很难用netstat命令看到，比如SYN-RCVD、FIN-WAIT-1等

  • TCP/IP协议栈在设计上，允许任何一方先发起断开请求。这里演示的是client主动要求断开。

  • client发送ACK后，需要有个TIMR-WAIT阶段，等待一段时间后，在真正关闭连接

    • 一般是等待2倍的MSL（Maximum Segment Lifetime，最大分段生存期）
    • MSL是TCP报文在Internet上的最长生存时间
    • 每个具体的TCP实现都必须选择一个确定的MSL值，RFC 1122建议是2分钟

  • 如果client发送ACK后马上释放了，然后又因为网络原因，server没有收到client的ACK，server就会重发FIN

    • 这时可能出现的情况是
      • client没有任何响应，服务器那边会干等，甚至多次重发FIN，浪费资源
      • client有个新的应用程序刚好分配了同一个端口号，新的应用程序收到FIN后马上开始指向断开连接的操作，本来它可能是想跟server建立连接的

  • 有时再使用抓包工具的时候，有可能只会看到3次挥手

    • 这其实是将第2，3次挥手合并了

  • 当server接收到client的FIN时，如果server后面也没有数据要发送给client了

    • 这时，server就可以将第2，3次挥手合并，并告诉client两件事
      • 已经知道client没有数据要发了
      • server已经没有数据要发了

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/141128.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

虚幻C++ 关于怎么打印日志

虚幻C++ 关于怎么打印日志

虚幻C 关于怎么打印日志 先打开日志窗口认识一下! 这个就是日志窗口了&#xff01; 可以对信息进行过滤&#xff01; 也可以只显示某种日志&#xff01; 认识完界面了&#xff01;开始写代码啦&#xff01; 老规矩&#xff0c;先给一个入口函数&#xff01; #include &qu…
阅读更多...
社交电商红利期，怎么抓住这一波自带流量

社交电商红利期，怎么抓住这一波自带流量

自拼多多依靠社交电商模式跃升为行业前三时&#xff0c;社交电商模式就被众多学者以及电商人士研究&#xff0c;过去一年&#xff0c;亚马逊、Starday、TikTok等跨境电商服务平台纷纷推出“直播”功能&#xff0c;试图跟上社交电商发展红利期&#xff0c;为平台抓取更多流量。而…
阅读更多...
原生app开发技巧——底部导航栏动画效果按钮制作方法之采用photoshop制作gif动画-过渡动画关键帧

原生app开发技巧——底部导航栏动画效果按钮制作方法之采用photoshop制作gif动画-过渡动画关键帧

我们要做的效果是如下&#xff0c;就像这个app一样底部的每个菜单点击是有动画的&#xff1a; 此问题来源于我们的一位ui设计师他无法制作Lottie动画无法输出.json格式给到我们的安卓工程师&#xff0c;因此还有一种方法就是做个gif图&#xff0c;而这个目前他也不会只有给大家…
阅读更多...
Mysql 索引 以及 SQL 优化 (自用笔记)

Mysql 索引 以及 SQL 优化 (自用笔记)

(笔记来源 https://www.bilibili.com/video/BV1Kr4y1i7ru?p88&vd_source3cf72bb393b8cc11b96c6d4bfbcbd890) 3.索引 3.1索引的语法 3.1索引的性能分析 3.1.1查看SQL执行频率 增删改为主的SQL的一般不需要优化 查询居多的SQL则需要优化 3.1.2慢查询的日志 记录了超过…
阅读更多...
蓝牙透传模块芯片的BLE和SPP有什么区别？如何理解

蓝牙透传模块芯片的BLE和SPP有什么区别？如何理解

一、什么是蓝牙透传芯片 蓝牙透传芯片的BLE和SPP有什么区别&#xff1f;如何理解呢&#xff1f; 首先要明确几个关键词&#xff0c;蓝牙芯片&#xff0c;蓝牙透传&#xff0c;蓝牙BLE&#xff0c;以及蓝牙SPP 第一&#xff1a;蓝牙芯片的概念可以参见一下网上的说明&#xff…
阅读更多...
内网渗透测试——内网渗透测试基础

内网渗透测试——内网渗透测试基础

1.内网基础知识 1.工作组 再局域网中将不同的计算机按照功能&#xff08;或部门&#xff09;分别列入不同的工作组。 加入创建工作组&#xff1a;点击桌面上的计算机图标&#xff0c;再弹出的快捷键菜单中选择属性&#xff0c;然后几次点击更改设置和更改按钮。再计算机名输…
阅读更多...
计算机组成原理题目汇总

计算机组成原理题目汇总

文章目录 计算机系统概述数据的表示和运算存储器系统指令系统中央处理器总线输入输出系统计算机系统概述 MIP CPI Tc Fc相关的各种运算。 计算机系统硬件组成有：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 冯诺伊曼机的特点有： 包含…五个部分；以二进制代码表示程序和…
阅读更多...
异步通信技术AJAX | AJAX实现搜索联想和自动补全

异步通信技术AJAX | AJAX实现搜索联想和自动补全

目录 一&#xff1a;AJAX实现搜索联想和自动补全 二&#xff1a;HTTP状态信息 一&#xff1a;AJAX实现搜索联想和自动补全 &#xff08;1&#xff09;实现的原理 &#xff08;1&#xff09;什么是搜索联想&#xff1f;自动补全&#xff1f; ①百度是一个很典型的代表。在百度…
阅读更多...
易基因｜DNA甲基化揭示肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征在复发和恢复周期中的动态表观变化

易基因｜DNA甲基化揭示肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征在复发和恢复周期中的动态表观变化

大家好&#xff0c;这里是专注表观组学十余年&#xff0c;领跑多组学科研服务的易基因。2022年10月06日&#xff0c;《Int J Mol Sci》杂志发表题为“Dynamic Epigenetic Changes during a Relapse and Recovery Cycle in Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome”…
阅读更多...
大数据挖掘课程案例资源介绍

大数据挖掘课程案例资源介绍

大数据挖掘课程案例资源分为【基础】版&#xff0c;【进阶】版&#xff0c;不同阶段的课程难易程度不一样&#xff0c;对学生的基础知识掌握要求也不一样。 【基础】Python编程基础 通过学习本课程可掌握Python 开发环境的搭建、Python 基础入门、函数、面向对象编程、…
阅读更多...
初识PHP原生类

初识PHP原生类

目录 DirectoryIterator SplFileInfo DirectoryIterator 适用&#xff1a;PHP 5, PHP 7, PHP 8 __toString()方法可以获取字符串形式的文件名 <?php highlight_file(__file__); $dir $_GET[dir]; $a new DirectoryIterator($dir); foreach($a as $f){echo($f->__toS…
阅读更多...
【Linux操作系统】编辑器天花板vim与一键配置vim

【Linux操作系统】编辑器天花板vim与一键配置vim

文章目录一vim简介二.命令模式1.光标定位操作2.光标移动操作3.文本复制&#xff0c;粘贴&#xff0c;删除&#xff0c;剪切操作三.插入模式四.替换模式五.底行模式1.分屏操作2.不退出vim执行Linux指令3.全局查找.替换4.退出vim六.vim配置1.各配各的2.配置方案七.添加root信任用…
阅读更多...
高校房产管理系统平台架构分析

高校房产管理系统平台架构分析

数图互通高校房产综合管理信息系统是基于公司自主研发的FMCenterV5.0平台&#xff0c;是针对中国高校房产的管理特点和管理要求&#xff0c;研发的一套标准产品&#xff1b;通过在中国100多所高校的成功实施和迭代&#xff0c;形成了一套成熟、完善、全生命周期的房屋资源管理解…
阅读更多...
网络规划.弱电CAD设计规范

网络规划.弱电CAD设计规范

机柜是机房布线中必不可少的设备&#xff0c;关于机柜的品牌与安装细节&#xff0c;尤其是关于机柜内部的设备布置。一个 全面的数据中心机房设计 一般包括&#xff1a;综合布线、抗静电地板铺设、棚顶墙体装修、隔断装修、UPS、专用恒温恒湿空调、机房环境监控系统、新风系统、…
阅读更多...
VC调用AutoCAD自动化的两种方法（包装类、接口）使用详解

VC调用AutoCAD自动化的两种方法（包装类、接口）使用详解

----哆啦刘小洋 原创&#xff0c;转载需说明出处 2022-12-29 VC调用AutoCAD自动化1 简介2 AutoCAD的Automation类型库说明文件3 包装类方式3.1 VC63.2 VC20224 接口调用方式5 两种方式对比5.1 使用便捷性5.2 兼容性5.3 结论6 后记1 简介 在工程领域&#xff0c;使用AutoCAD时经…
阅读更多...
（小程序）后台交互--个人中心

（小程序）后台交互--个人中心

目录 一、微信登录流程简介 二、微信用户获取用户昵称头像和昵称 ① wx.getUserProfile ——> 获取头像 三、微信登录流程代码详解 1.bindgetuserinfo——>把小程序端搭建起来 ① oa-mini 2.登录-小程序 ① wx.checkSession ② wx.login ③ wx.request 3.后台…
阅读更多...
Python - 数据容器list（列表）

Python - 数据容器list（列表）

目录列表的定义列表的下标&#xff08;索引&#xff09;列表的常用操作查找某元素的下标index修改特定位置&#xff08;索引&#xff09;的元素值插入元素insert追加元素append追加元素方式extend删除元素pop与del删除某元素在列表中的第一个匹配项remove清空列表内容clear()统…
阅读更多...
【JavaScript】获取和操作 DOM 节点

【JavaScript】获取和操作 DOM 节点

文章目录【JavaScript】获取和操作 DOM 节点一. DOM节点分类二. 获取节点(1) 获取元素节点1. 非常规元素节点2. 常规元素节点(2) 获取节点的方式三. 操作节点(1) 创建节点(2) 插入节点(3) 删除节点(4) 替换节点(5) 克隆节点(6) 节点属性四. 案例&#xff1a;微博发布【JavaScri…
阅读更多...
使用云开发的垃圾分类、垃圾识别、答题的微信小程序源码+部署教程，文字识别垃圾类型、语音识别垃圾类型、图片识别类型、垃圾类别答题

使用云开发的垃圾分类、垃圾识别、答题的微信小程序源码+部署教程，文字识别垃圾类型、语音识别垃圾类型、图片识别类型、垃圾类别答题

使用云开发的垃圾分类、垃圾识别、答题的微信小程序 完整代码下载地址&#xff1a;使用云开发的垃圾分类、垃圾识别、答题的微信小程序 前言 项目介绍 小程序使用了云开发&#xff0c;包含文字识别垃圾类型、语音识别垃圾类型、图片识别类型、垃圾类别答题、腾讯机器人对话…
阅读更多...
AndroidStudio启动app时闪退问题解决过程

AndroidStudio启动app时闪退问题解决过程

问题描述： Android app在启动时闪退的问题有很多种，大部分可能集中在代码有问题上，譬如StartActivity的时候启动不了。 看提示里一般是有错误出现的，这个很好解决，只要找到对应的错误就可以了。 那么，还有一类问题，就是我这里出现的，启动成功，没有任何错误，查看lo…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023