[网络协议]网络协议基础07--传输层

面试可能会问到：什么是TCP的可靠传输/流量控制/拥塞控制/建立连接释放连接？

传输层有2个协议：UDP用户数据报协议和TCP传输控制协议

TCP应用层协议：HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、DNS（表示应用层要是用的是HTTP协议的话，传输层必然用的是TCP协议）

UDP应用层协议：DNS

UDP

UDP首部中，端口号占16位，客户端的源端口是临时开启的随机端口

?TCP

?

标志位：URG（当URG为1时，紧急指针字段才有效）；ACK（ACK为1时，确认号字段才有效）

??????????????? PSH（……）；RST（当RST为1时，表明连接中出现严重差错，必须释放连接再重连）

??????????????? SYN（当SYN=1，ACK=0时表示这是一个建立连接的请求，若对方同一建立连接回复SYN=1,ACK=1）

??????????????? FIN（当FIN=1，表示数据已发送完毕，要求释放连接）

序号：在建立连接后，这一次给对方的TCP数据部分的第一个字节的编号

确认号：建立连接后，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：有流量控制的功能，告知对方，下一次允许发送的数据大小

TCP的几个要点：

·可靠传输：保证服务器给客户端返回数据时，如果有包丢失了，会补发

·流量控制：告诉服务器我窗口大小，不要发太多太快

·拥塞控制：在流量控制的基础上，再进一步一起维护网络

·连接管理：三次握手，四次挥手

TCP--可靠传输

·停止等待ARQ自动重传请求（每发完一组数据，停止发送，等待对方确认后再发下一组）

·连续ARQ+滑动窗口（发送窗口中的连续分组，发送完之后，停止发送，等待确认）

·SACK选择性确认：TCP只发送丢失的包，已经收到的包会放在TCP头部的可选部分

思考：为什么在传输层就要把数据分成多个段传输，而不是等到在网路层分片传给数据链路层？

因为：可靠传输是在传输层进行控制的，网络层和数据链路层是没有可靠传输功能的，若不在传输层就分成一个一个的段，一旦数据丢失，整个传输层的数据都得重传。

TCP--流量控制（点对点）

什么是流量控制？

让发送方的发送速率不要太快，让接收方来得及处理、

为什么要进行流量控制？

如果接收方的缓存区满了，发送方还在疯狂发数据，接收方只能把收不下的数据包丢掉，大量的丢包会极大地浪费网络资源

TCP--拥塞控制（全局性）

作用：防止过多的数据注入到网络中，避免网络中的路由器过载

方法：

·慢开始:cwnd初值很小，随着接收方的确认，成倍增长

·拥塞避免：设置一个ssthred慢开始阈值，慢开始一段时间后，达到ssthred，以线性方式增加cwnd，当出现网络拥塞时，把拥塞峰值的一半作为ssthread，又从最初的慢开始设置的cwnd开始执行……

·快速重传：接收方只要接收到了一个失序的分组就给发送方发确认，发送方只要收到连续3个确认，就立刻重传丢失的报文

·快速恢复：出现拥塞控制后，不是从慢开始最初的cwnd开始，而是把cwnd设为新的ssthread，然后用拥塞避免线性增大

MSS:每个段最多能传多少字节（建立连接是在TCP头部可选部分表明，双方择其最小值）

rwnd:接收窗口

cwnd：拥塞窗口

swnd：发送窗口

swnd=min(rwnd,cwnd)

当rwnd<cwnd，是接收方的接受能力限制发送窗口的最大值

cwnd<rwnd是网络的拥塞限制

TCP--建立连接-3次握手

?在Windows上可以用netstat -ant -p TCP查看TCP状态,基本上只能看到Listen和Established

CLOSED:客户端处于关闭状态

SYN-SENT:客户端已经向服务端发起请求建立连接的报文，等待Server回复

LISTEN：服务端处于监听状态

SYN-RCVD:服务端收到了客户端发来的连接请求，返回给客户端ACK，等待客户端最终确认

ESTABLISHED:请求已经成功建立

前2次握手，TCP头部会放一些双方交换确认的信息，如MSS,窗口等，是否支持SACK

为什么要建立3次握手?2次不行吗？

建立3次握手的主要目的：为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,防止Server端一直等待，浪费资源，产生错误。

TCP--建立连接-释放连接-4次挥手

?Client和Server谁想先发起断开连接都行。这里我们假设的是Client想先断开

FIN-WAIT-1:Client给Server发送了FIN报文，进入终止等待1。

FIN-WAIT-2:当收到了对方的ACK后，进入终止等待2。

CLOSE-WAIT:收到对方断开连接的请求就进入关闭等待状态，并回应对方一个ACK表示我收到了

LAST-ACK：被关闭一方发送FIN后进入最后确认状态，等待对方最后的ACK，收到后就可以进入CLOSED了

TIME-WAIT:收到了对方的FIN，并发送ACK报文，等2MSL后就可以进入CLOSED状态

有时候抓包工具会显示，第2、3次挥手合并了（表示我知道你没数据发了，同时我也没数据发了）

MSL:最大分段生存期，是指TCP报文在因特网上的最大生存时间，一般是2分钟。

为什么要等2MSL后再断开？即 TIME - WAIT 状态的作用是什么？

?------1.可以防止本次连接中产生的数据包误传到下一次连接中（因为客户端的端口是随机的，可能存在上一次连接的端口和下一次的端口刚好是一个的情况，设置为2MSL可以避免误传）。

-------2.为了保证客户端发送的最后1个连接释放确认报文 能到达服务器，从而使得服务器能正常释放连接 （客户端的第四次挥手可能丢失，如果立马关闭连接，服务器收不到客户端的最后一个释放报文会重发，此时客户端已经关闭了，会导致服务端连接关闭不了。
所以客户端要等到2倍报文存活时间，确保服务端关闭）
?

为什么要进行4次挥手？

因为TCP是全双工模式，释放连接后，双方都无法都无法接收 / 发送消息给对方。——第1次挥手：主机1告诉主机2，主机1已经没有数据要发给主机2了，但是主机1依然可以接收主机2发送来的数据。第2次挥手：表示主机2知道主机1没有数据要发了，但是主机2还是可以给主机1发的。第3次挥手：表示主机2告诉主机1，主机2已经没有数据要发给主机1了。第4次挥手：表示主机1知道主机2没有数据要发了，随后断开整个连接。