一、傳輸層的作用

1、 跟蹤各個(gè)會(huì)話

因?yàn)槊颗_(tái)主機(jī)上可能有多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信，傳輸層需要將各個(gè)數(shù)據(jù)段發(fā)送給相應(yīng)的進(jìn)程。這也可以理解，在傳輸層報(bào)頭中加入了源和目的進(jìn)程號(hào)(其實(shí)就是端口號(hào))。

2、 分段數(shù)據(jù)并管理每個(gè)分段(源)

3、 重組數(shù)據(jù)(目的)

4、 標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序

這一條和第一條類似，用端口號(hào)標(biāo)識(shí)。

5、 流量控制

6、 錯(cuò)誤恢復(fù)

7、 開始會(huì)話

二、端口號(hào)

類型：

公認(rèn)端口——端口0到1023(210-1)

公認(rèn)端口用于服務(wù)和應(yīng)用程序。都是一些常用的應(yīng)用程序所采用。

例如：FTP(端口20，21);HTTP(端口80);DNS(端口53)

已注冊(cè)端口——端口1024到49151

分配給用戶進(jìn)程或應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序是用戶選擇安裝的一些應(yīng)用程序，不是已經(jīng)分配了公認(rèn)端口的常用應(yīng)用程序。

這些端口在沒有被服務(wù)器資源占用時(shí)，可由客戶端動(dòng)態(tài)選用為源端口。

例如：MSN Messenger(端口1812);HTTP備用(端口8008，8080)

動(dòng)態(tài)或私有端口——端口49152到65535

也稱為臨時(shí)端口。這些端口往往在開始連接時(shí)被動(dòng)態(tài)分配給客戶端應(yīng)用程序?？蛻舳艘话愫苌偈褂脛?dòng)態(tài)或私有端口服務(wù)(只有一些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)文件共享程序使用)。

三、TCP頭結(jié)構(gòu)

TCP協(xié)議頭最少20個(gè)字節(jié)，包括以下的區(qū)域：

TCP源端口(SourcePort)：16位的源端口其中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是標(biāo)示報(bào)文的返回地址。

TCP目的端口(Destinationport)：這個(gè)端口指明報(bào)文接收計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序地址接口。

TCP序列號(hào)(序列碼，SequenceNumber)：32位的序列號(hào)由接收端計(jì)算機(jī)使用，重新分段的報(bào)文成最初形式。當(dāng)SYN出現(xiàn)，序列碼實(shí)際上是初始序列碼(ISN)，而第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)是ISN+1.

確認(rèn)號(hào)(Acknowledgment Number)：32位的序列號(hào)由接收端計(jì)算機(jī)使用，重組分段的報(bào)文成最初形式。如果設(shè)置了ACK控制位，這個(gè)值表示一個(gè)準(zhǔn)備接收的下一個(gè)包的序列碼。

注：可以將確認(rèn)號(hào)簡(jiǎn)單理解為準(zhǔn)備接收地下一個(gè)包得序列碼。

數(shù)據(jù)偏移量(HLEN)：4位包括TCP頭大小，指示何處數(shù)據(jù)開始。

保留(Reserved)：6位值域，這些位必須是0.為了將來定義新的用途所保留。

標(biāo)志(Code Bits)：6位標(biāo)志域。表示為：緊急標(biāo)志、有意義的應(yīng)答標(biāo)志、推、重置連接標(biāo)志、同步序列號(hào)標(biāo)志、完成發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志。按照順序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN.

窗口(Window)：16位，用來表示窗口大小。

校驗(yàn)位(Checksum)：16位TCP頭。源機(jī)器基于數(shù)據(jù)內(nèi)容計(jì)算一個(gè)數(shù)值，收信息機(jī)要與源機(jī)器數(shù)值結(jié)果完全一樣，從而證明數(shù)據(jù)的有效性。

優(yōu)先指針(緊急，Urgent Pointer)：16位，指向后面是優(yōu)先數(shù)據(jù)的字節(jié)，在URG標(biāo)志設(shè)置了時(shí)才有效。如果URG標(biāo)志沒有被設(shè)置，緊急域作為填充。加快處理標(biāo)示為緊急的數(shù)據(jù)段。

選項(xiàng)(Option)：長(zhǎng)度不定，但長(zhǎng)度必須以字節(jié)。如果沒有選項(xiàng)就表示這個(gè)一字節(jié)的域等于0.

填充：不定長(zhǎng)，填充的內(nèi)容必須為0，它是為了數(shù)學(xué)目的而存在。目的是確?？臻g的可預(yù)測(cè)性。保證包頭的結(jié)合和數(shù)據(jù)的開始處偏移量能夠被32整除，一般額外的零以保證TCP頭是32位的整數(shù)倍。

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四、TCP三次握手

第一次握手(申請(qǐng))：建立連接時(shí)，客戶端發(fā)送SYN包(SYN=j)到服務(wù)器，并進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn);SYN：同步序列編號(hào)(Synchronize SequenceNumbers)。

第二次握手(回復(fù)+申請(qǐng))：服務(wù)器收到SYN包，必須確認(rèn)客戶的SYN(ACK=j+1)，同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包(SYN=k)，即SYN+ACK包，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài);

第三次握手(回復(fù))：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ACK=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。

五、通信中各種狀態(tài)

LISTENING：監(jiān)聽來自遠(yuǎn)方TCP端口的連接請(qǐng)求。

SYN-SENT：在發(fā)送連接請(qǐng)求后等待匹配的連接請(qǐng)求。

SYN-RECE：在收到和發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求后等待對(duì)連接請(qǐng)求的確認(rèn)。

ESTABLISHED：代表一個(gè)打開的連接，數(shù)據(jù)可以傳送給用戶。

FIN-WAIT-1：等待遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請(qǐng)求，或先前的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)。

FIN-WAIT-2：從遠(yuǎn)程TCP等待連接中斷請(qǐng)求。

CLOSE-WAIT：等待從本地用戶發(fā)來的連接中斷請(qǐng)求。

CLOSING：等待遠(yuǎn)程TCP對(duì)連接中斷的確認(rèn)。

LAST-ACK：等待原來發(fā)向遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)。

TIME-WAIT：等待足夠的時(shí)間以確保遠(yuǎn)程TCP接收到連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)。

CLOSED ：沒有任何連接狀態(tài)。

可以用netstat命令查看一下主機(jī)現(xiàn)在建立的連接和狀態(tài)。

六、TCP會(huì)話終止

若要關(guān)閉連接，應(yīng)設(shè)置數(shù)據(jù)報(bào)頭重的FIN控制標(biāo)志，需采用包含F(xiàn)IN數(shù)據(jù)段和ACK數(shù)據(jù)段的二次握手，因此要終止一個(gè)TCP支持的整個(gè)過程，需要實(shí)施4次交換，以終止兩個(gè)雙向會(huì)話。也可以用三次握手來終止(四次握手中的二、三兩次合并為一次)。

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七、TCP重傳

關(guān)于確認(rèn)號(hào)的一個(gè)小細(xì)節(jié)：如果接收到序列號(hào)為1500到3000以及3400到3500的數(shù)據(jù)段，那么確認(rèn)號(hào)應(yīng)當(dāng)為3001.這是因?yàn)槲唇邮盏?001到3399之間的數(shù)據(jù)段，此時(shí)準(zhǔn)備接收的下一個(gè)數(shù)據(jù)段的序列號(hào)為3001.

TCP的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施流程是：主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)段，并將數(shù)據(jù)段的副本列入重新發(fā)送隊(duì)列，然后啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)確認(rèn)信息時(shí)，主機(jī)將從隊(duì)列中刪除對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)段;如果到及時(shí)器超時(shí)還沒有收到確認(rèn)信息，將重新傳輸數(shù)據(jù)段。

現(xiàn)在的主機(jī)還有一項(xiàng)備選功能：選擇性確認(rèn)。如果兩臺(tái)主機(jī)都支持選擇性確認(rèn)功能，目的主機(jī)便可以確認(rèn)間斷數(shù)據(jù)段中得數(shù)據(jù)，那么源主機(jī)就只要傳輸丟失的數(shù)據(jù)。

八、TCP的擁塞控制

主要要清楚的就是動(dòng)態(tài)窗口大小控制，來使得每個(gè)TCP會(huì)話有最佳的窗口大小。

九、UDP協(xié)議：低開銷通信

UDP是一種簡(jiǎn)單協(xié)議，提供了基本的傳輸層功能。與TCP相比，UDP開銷極低，因?yàn)閁DP是無連接的，并且不提供復(fù)雜的重新傳輸、排序和流量控制機(jī)制。

與TCP的通信機(jī)制不同，由于UDP是無連接的協(xié)議，因此通信發(fā)生之前不建立會(huì)話。UDP是基于事務(wù)的，換言之，應(yīng)用程序要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它僅是發(fā)送數(shù)據(jù)而已。由于不建立會(huì)話，因此一旦數(shù)據(jù)和端口號(hào)準(zhǔn)備就緒，UDP就可以生成數(shù)據(jù)報(bào)并遞交給網(wǎng)絡(luò)層，并在網(wǎng)絡(luò)上尋址和發(fā)送。

因?yàn)閁DP不進(jìn)行排序，所以數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候只是按先來后到的順序進(jìn)行排列。如果數(shù)據(jù)的順序?qū)?yīng)用程序很重要，那么應(yīng)用程序只能自己標(biāo)志數(shù)據(jù)的正確順序，并決定如何處理這些數(shù)據(jù)。

TCP與UDP的關(guān)鍵區(qū)別在于可靠性。