文章目录

前言
一、TCP协议段与机制
- TCP协议的特点
- TCP报头结构
- TCP协议的机制与特性
二、TCP协议的连接管理机制
- TCP建立连接：三次握手
- TCP断开连接：四次挥手
三、TCP协议的确认应答机制
四、TCP协议的超时重传机制
总结

前言

本人是一个刚刚上路的IT新兵,菜鸟!分享一点自己的见解,如果有错误的地方欢迎各位大佬莅临指导,如果这篇文章可以帮助到你,劳请大家点赞转发支持一下!

本篇文章主要介绍了传输层的TCP协议中的三大安全机制，今天分享的全都是理论，因此大家一定要认真。

一、TCP协议段与机制

TCP协议的特点

特点	说明
有连接	刻意保存对端的相关信息
可靠传输	尽全力将数据传输过去不是百分百成功，自己会知道数据传输是否成功
面向字节流	以一个字节为基本单位(一个数据可以分成几份多次发多次收)
有接收缓冲区，也有发送缓冲区	后续文章介绍
大小不受限	对于要传输的数据大小没有要求
全双工	一条通信路径，双向通信。(可以同时发送和接收数据)

TCP报头结构

在这里插入图片描述

6位标志位
在这里插入图片描述

TCP协议的机制与特性

TCP的协议段格式，比UDP的协议段格式复杂一万倍！😵😵
所以他的机制与功能也比UDP更加强大！！😇😇

TCP对数据传输提供的管控机制，主要体现在两个方面：安全和效率。
这些机制和多线程的设计原则类似：保证数据传输安全的前提下，尽可能的提高传输效率。

TCP协议的机制与特性
1️⃣连接管理
2️⃣确认应答
3️⃣超时重传
4️⃣流量控制
5️⃣拥塞控制
6️⃣滑动窗口
7️⃣延时应答
8️⃣捎带应答
9️⃣面向字节流
🔟异常处理

1️⃣-5️⃣是TCP协议保证数据传输安全的安全机制。
6️⃣-8️⃣是TCP协议提高传输效率的效率机制。
9️⃣-🔟是TCP协议的其他特性。

二、TCP协议的连接管理机制

连接管理包括
TCP建立连接：三次握手。
TCP断开连接：四次挥手。

知识点须知

SYN：同步报文段 ，指一方要向另一方，申请建立连接。
位于6位标志位中的第5位，默认是0，当第5位比特位为1是则认为这是一个SYN报文。
ACK：应答报文 ，指对收到对方数据包的确认。
位于6位标志位中的第2位，默认是0，当第2位比特位为1是则认为这是一个ACK报文。
FIN：结束报文 ，指一方要向另一方提出释放连接。
位于6位标志位中的第6位，默认是0，当第6位比特位为1是则认为这是一个FIN报文。

6位标志位

切记！！！！！

TCP是如何实现可靠性的？
答：依靠确认应答机制与超时重传机制实现可靠性的。
可千万不是靠三次握手与四次挥手啊！！！

TCP建立连接：三次握手

握手指的是通信双方，进行一次网络交互。

三次握手相当于 客户端和服务器之间，通过三次交互，建立了连接

建立连接一定是客户端主动发起的

在这里插入图片描述

上述过程：
1️⃣客户端向服务器发送一个SYN( 确认服务器是否可以收到数据 )

2️⃣服务器收到SYN返回给客户端一个ACK( 1.告诉客户端，服务器可以收到数据 ， 2.服务器知道客户端可以发送数据 )

3️⃣服务器向客户端发送一个SYN( 确认客户端是否可以收到数据 )

4️⃣客户端收到SYN返回给服务器一个ACK( 1.告诉服务器，客户端可以收到数据 ， 2.客户端知道服务器可以发送数据 )

这四次交互是为了检验服务器与客户端的收发数据的功能是否正常。

明明完成了四次交互，为什么叫做三次握手呢？？

原因是服务器返回给客户端的ACK与发送给客户端的SYN合并成一个报文了。
因此这个报文的标志位的第2位与第5位都是1，就代表这个报文即使ACK报文又是SYN报文。

这两个报文是一定会合并的，因为这个ACK报文与SYN报文是同一个时机触发的(都是由内核来完成的)，所以才称之为三次握手，而不是四次握手

TCP断开连接：四次挥手

挥手指的是一方提出的释放连接请求。

断开连接客户端与服务器都有可能主动发起的，下面假设客户端主动申请断开连接
在这里插入图片描述
上述过程与三次握手的过程非常相似，只不过SYN报文换成了FIN报文。

上述过程：
1️⃣客户端向服务器发送一个FIN( 告知服务器，客户端要断开连接 )

2️⃣服务器收到FIN返回给客户端一个ACK( 服务器知道了 )

3️⃣服务器向客户端发送一个FIN( 告知客户端，服务器要断开连接 )

4️⃣客户端收到SYN返回给服务器一个ACK( 客户端知道了 )

不用担心第四次的ACK返回不了，内核会一直维护TCP直到四次挥手结束的。

别想了，就是四次挥手，中间的ACK与FIN不是一定合并的。
原因： ACK与FIN是不同时机触发的 。
ACK是由内核完成的，会在收到FIN的时候第一时间返回ACK 。
FIN是调用close方法或进程结束时才会触发的 。

因此这就和你写的代码有很大的关系了，有两种情况。

1.服务器发现客户端断开连接后，立刻调用close方法，服务器的ACK还没发，那么此时就FIN与ACK就会合并起来一起发出去。
2.服务器发现客户端断开连接后，并没有立刻调用close方法，而是执行了其他操作，服务器的ACK已经发出去了，此时FIN就只能单独发了。

这两个报文是不一定会合并的，所以才称之为四次挥手。

三、TCP协议的确认应答机制

TCP协议是可靠传输，而保证可靠传输的最核心的机制就是确认应答机制。

确认应答机制的大概内容就是，每次收到数据，都会给对端发送一个应答报文(ACK) ，应答报文与TCP报文的格式一样。

在这里插入图片描述
发送端可以根据有没有收到对端应答报文，来确定这条信息是不是安全可靠的传输给了对端。

但是此时也会遇到一个问题！
在这里插入图片描述

这是正常的回答。但是在网上经常会出现后发先至的情况。就变成了下面这样。

在这里插入图片描述

明明是明晚要回家的意思，因为后发先至，滚啊先到了，变成了回复第一句话的应答，好啊好变成了回复第二句话的应答。那么这个意思可就完全变了。😇😇😇

可以为每句话与回答添加序号
在这里插入图片描述
这样就不会弄巧成拙了。

所以真实的TCP数据传输也引入了序号和确认序号。协议段中的32位序号与32位确认序号

因为TCP传输数据的基本单位是字节，
所以就给发送的每个字节都编了序号。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

应答报文中确认序号的意义就是告诉发送方，确认序号之前的字节我都收到了，并且确认序号就是你下一个要发送数据的编号。
对应上图中的两个应答报文即，
1001号前面的字节都收到了，你该发1001字节了。
13139号前面的字节都收到了，你该发13139字节了。

确认序号须知

发送方的确认序号是无意义的数据
确认序号的规则，取自己接收到数据的最后一个字节的下一个字节的序号 (假设对面发了1000个字节过来，但是我收到的最后一个字节编号是10，那么我给发送方的应答报文ACK中确认序号就是11)。
确认序号的作用：接收方通过ACK的确认序号，告诉发送方哪些数据已经收到了，便于发送方判断数据是否安全完整的送达。