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1.TCP协议的段格式
2.TCP原理
2.1确认应答
2.2超时重传
3.三次握手(重点)
4.四次挥手 1.TCP协议的段格式
我们先来观察一下TCP协议的段格式图解: 源/目的端口号:标识数据从哪个进程来,到哪个进程去
32位序号/32位确认号:TCP会话的每一端都包含一个32位#xff08…目录
1.TCP协议的段格式
2.TCP原理
2.1确认应答
2.2超时重传
3.三次握手(重点)
4.四次挥手 1.TCP协议的段格式
我们先来观察一下TCP协议的段格式图解: 源/目的端口号:标识数据从哪个进程来,到哪个进程去
32位序号/32位确认号:TCP会话的每一端都包含一个32位bit的序列号该序列号被用来跟踪该端发送的数据量。每一个包中都包含序列号在接收端则通过确认号用来通知发送端数据成功接收
4位TCP报头长度:表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节),所以TCP头部最大的长度是15*460
6位标志位:
URG:紧急指针是否有效
ACK:确认号是否有效
PSH:提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区中把数据读走
RST:要求对方重新连接,我们把携带RST表示的称为复位报文段
SYN:请求建立连接,我们把携带SYN标识的称为同步报文段
FIN:通知对方,本端要关闭了.我们称携带FIN的叫结束报文段
16位校验和:发送端填充,CRC校验,如果接受端校验不通过,则认为数据有问题,这里的校验和不仅仅有TCP首部,也包含的有TCP数据部分
16位紧急指针:标识哪部分数据是紧急数据
40位头部选项和16位窗口大小;我会在后面的博客中详细介绍
2.TCP原理
TCP协议对于数据的管控主要有两个方面:安全和效率
在保证安全的时候,尽可能的提升效率
TCP是如何保证安全的呢,这就要涉及到我们的确认应答机制
2.1确认应答
我们用一张图来描述一下: TCP协议对每个字节都进行了编号,有与之对应的序列号,当发送数据包到另一端以后,另一端就会确认应答发送应该数据包的最后一位1,回馈给发送方,发送方下一次就以这个序列号为开始接着发.
2.2超时重传
在数据发送到接收方,没有得到及时响应的时候,就会触发超时重传机制.这也是TCP能保证安全的重要机制.
超时重传有以下两种情况:
1.数据发送给接收端的时候丢包 2.接收端确认应答的时候数据丢包,发送方不清楚数据是否到达,也会触发超时重传 这种情况,接收方会受到重复的数据,所以TCP协议会始别重复的包,并且把多余的给丢弃掉.
这时候我们就可以使用序列号来区分是不是相同的数据,很容易做到去重的效果.
那么这个超时重传的超时,具体时间如何确定呢?
如果时间太长的话,就会影响性能,而时间太短的话,极有可能会造成大量的重复包,造成资源浪费.
TCP协议为了兼顾到这两者,会动态的计算这个最大时间.
在Linux中(windows中也是如此),会以500ms为一个单位去控制,每次判定超时重传的时间都是这个数值的整数倍,如果依旧没有得到应答,就会在2*500ms的时间后再次重传,以此类推,每次都是上一次的两倍,但是如果时间过长又会发生什么呢?
答案是TCP会认为网络出现了问题,强制关闭连接.
3.三次握手(重点)
我们来深入理解,通过画图的方式来生动形象的的描述一下三次握手这个过程. 有的同学可能会有疑惑了,这明明是四次握手,为什么说是三次呢?实际上,第二次和第三次刚好一个在TCP协议格式第二位和第五位,刚好这两个可以一起发送过去,而TCP协议也确实是这样做的.
那么TCP协议的三次握手有什么好处呢?为什么不是两次不是四次,而偏偏是三次?且容我细细道来.
1.可以起到投石问路的效果,判断网络是否通畅,这个就像行军打仗的时候,前面的先锋部队会先去前面探路,确定路上没有阻碍了,后面的大部队才会跟着上来.
2.让发送端和接收端都能明白自己和对方的发送接收功能是否是好的.
比如在第一次握手的时候,接收端既然能收到请求就会知道 自己的接收功能莫问题,而发送端的发送功能莫问题
在第二次握手的时候,接收端返回一个应答报文和一个请求连接报文,接收端收到了以后,就知道自己的发送功能和接收功能都没问题.会回给接收端一个应答报文.
第三次握手的时候,接收端收到发送端的应答报文,就明白自己的发送功能和对方的接收功能都是好的.
这样,双方都明白自己和对方的发送功能和接收功能都是否完好.
如果是两次握手,那么就只是在我们上面提到的第二次握手,这样,接收端就不知道自己的发送功能和发送端的接收功能是不是好的,起不到我们想要的效果.
而三次握手已经满足了我们的需求,如果是四次或者多次,虽然也能做到,但是多余了,没有必要在做这么多重复没有意义的工作
4.四次挥手
四次挥手是客户端和服务器端断开连接的一个过程 和三次握手不同的是,四次挥手不仅仅可以是客户端向服务器端发起,服务器端也可以向客户端发起.
三次握手建立连接的本质就是,客户端和服务器端都保存对端的信息,而断开连接则是在数据结构中删除这些信息.我们先用一张图来观察一下四次挥手的过程. 有兄弟可能会问了,凭什么三次握手就可以把中间的两次合并在一起,而四次挥手却不行呢?
这个问题的原因是因为,三次握手的时候,中间服务器确认应答ack和同步报文段syn都是在操作系统内核中完成的,它百分之百都可以同步的完成,所以可以一起发给客户端,
而四次挥手中,ack是在FIN过来以后立刻又内核给返回,而第二个FIN是由代码来完成的,在Java中就是调用了socket.close()方法来完成,如果代码逻辑很长,运行的时间长的话,这两个是不可能同时在一起发送过去,所以这个事并不是百分之百的,尽管有可能合并,但我们通常情况下,把断开连接的这种操作还是称之为四次挥手
