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[Linux] TCP/IP协议详解

服务系统 服务系统 发布于:2022-09-19 17:26 | 阅读数:150 | 评论:0

TCP/IP不是一个协议,而是一个协议族的统称。里面包括IP协议、IMCP协议、TCP协议。
TCP/IP协议模型,包含了一系列构成互联网基础的网络协议,是Internet的核心协议。
基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次,它们分别是链路层、网络层、传输层和应用层。下图表示TCP/IP模型与OSI模型各层的对照关系。
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  • 网络接口层:
    主要是指物理层次的一些接口,比如电缆等.
  • 网络层:
    提供独立于硬件的逻辑寻址,实现物理地址与逻辑地址的转换.
在 TCP / IP 协议族中,网络层协议包括 IP 协议(网际协议),ICMP 协议( Internet 互联网控制报文协议),以及 IGMP 协议( Internet 组管理协议).

  • 传输层:
    为网络提供了流量控制,错误控制和确认服务.
在TCP / IP协议族中有两个互不相同的传输协议: TCP(传输控制协议)和 UDP(用户数据报协议).

  • 应用层:
    为网络排错,文件传输,远程控制和Internet 操作提供具体的应用程序
         TCP/IP协议族按照层次由上到下,层层包装。最上面的是应用层,这里面有http,ftp,等等我们熟悉的协议。而第二层则是传输层,著名的TCP和UDP协议就在这个层次。第三层是网络层,IP协议就在这里,它负责对数据加上IP地址和其他的数据以确定传输的目标。第四层是数据链路层,这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头,并进行CRC编码,为最后的数据传输做准备。
三次握手
TCP是面向连接的,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。
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第一次握手: 建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;
第二次握手: 服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态;
第三次握手: 客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。
为什么要三次握手?
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,因而产生错误。
四次挥手
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当客户端和服务器通过三次握手建立了TCP连接以后,当数据传送完毕,肯定是要断开TCP连接的啊。那对于TCP的断开连接,这里就有了神秘的“四次分手”。
第一次分手: 主机1(可以使客户端,也可以是服务器端),设置Sequence Number,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;
第二次分手: 主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,Acknowledgment Number为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我“同意”你的关闭请求;
第三次分手: 主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入LAST_ACK状态;
第四次分手: 主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,主机1也可以关闭连接了。
为什么要四次分手?
TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式,这就意味着,当主机1发出FIN报文段时,只是表示主机1已经没有数据要发送了,主机1告诉主机2,它的数据已经全部发送完毕了;但是,这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文段时,表示它已经知道主机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;当主机2也发送了FIN报文段时,这个时候就表示主机2也没有数据要发送了,就会告诉主机1,我也没有数据要发送了,之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。
为什么要等待2MSL?
MSL:报文段最大生存时间,它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。
原因有二:
保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭
保证这次连接的重复数据段从网络中消失
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