本次主要学习TCP传输控制协议。
一、TCP协议介绍及特点
TCP是一种面向连接(连接导向)的、可靠的基于字节流的传输层通信协议。TCP将用户数据打包成报文段,它发送后启动一个定时器,另一端收到的数据进行确认、对失序的数据重新排序、丢弃重复数据。
TCP的特点有:
1. TCP是面向连接的运输层协议
2. 每一条TCP连接只能有两个端点,每一条TCP连接只能是点对点的
3. TCP提供可靠交付的服务
4. TCP提供全双工通信。数据在两个方向上独立的进行传输。因此,连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。
5. 面向字节流。面向字节流的含义:虽然应用程序和TCP交互是一次一个数据块,但TCP把应用程序交下来的数据仅仅是一连串的无结构的字节流
二、TCP工作原理
TCP的原理分为三部分:TCP建立连接,数据传输以及TCP连接释放。(其实,网络上的传输是没有连接的,包括TCP也是一样的。而TCP所谓的“连接”,其实只不过是在通讯的双方维护一个“连接状态”,让它看上去好像有连接一样。)其中TCP连接建立需要经过“三次握手”。
三次握手建立TCP连接:
- 第一次握手:客户端发送SYN包(seq=x)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;
- 第二次握手:服务器收到SYN包,必须确认客户的SYN(ack=x+1),同时自己也发送一个SYN包(seq=y),即SYN+ACK包,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包,向服务器发送确认包ACK(ack=y+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。
注意:握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP 连接都将被一直保持下去。
数据传输过程:
当客户进程与服务器进程之间的TCP传输连接建立之后,客户端的应用进程与服务器端的应用进程就可以使用这个连接,进行全双工的字节流传输。为了保证TCP工作正常、有序地进行,TCP设置了保持计时器(keep timer),用来防止TCP连接处以长时期空闲。
四次握手断开TCP连接:
- 第一次挥手:主动关闭方发送一个FIN,用来关闭主动方到被动关闭方的数据传送,也就是主动关闭方告诉被动关闭方:我已经不会再给你发数据了(当然,在FIN包之前发送出去的数据,如果没有收到对应的ack确认报文,主动关闭方依然会重发这些数据),但此时主动关闭方还可以接受数据。
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第二次挥手:被动关闭方收到FIN包后,发送一个ACK给对方,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号)。
- 第三次挥手:被动关闭方发送一个FIN,用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送,也就是告诉主动关闭方,我的数据也发送完了,不会再给你发数据了。
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第四次挥手:主动关闭方收到FIN后,发送一个ACK给被动关闭方,确认序号为收到序号+1,至此,完成四次挥手。
三、TCP适用场景
TCP协议为传输层协议,为应用层提供信息载体。
TCP协议适用于对效率要求相对低,但对准确性要求相对高的场景下,如文件传输、发送或者接收邮件、远程登录等。TCP也可以用于网络数据库,分布式高精度计算系统的数据传输。