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TCP/IP详解阅读笔记(一):TCP协议

作者:remcarpediem
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前段时间提交了本科毕业论文,这段时间特别空闲,于是希望研究一些基础性的技术,比如网络和编译原理。于是就找来《TCP/IP协议详解》来看,并做一些笔记,记录一下感悟或在重点。为了节约你的时间,本文主要内容为:

  • TCP/IP协议族
  • TCP和UDP的区别
  • TCP提供可靠性的方式
  • TCP首部格式

TCP/IP协议族

TCP/IP协议是一组网络传输协议的集合,按照网络模型的不同层次,使用不同的传输协议进行分工合作。TCP/IP的网络参考模型一共有四层,自上而下分别为应用层,传输层,网络层和数据链路层。

TCP/IP详解阅读笔记(一):TCP协议

  • 链路层,有时候也称为数据链路层或网络接口层,通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆(或者其他任何传输媒介)的物理接口细节。
  • 网络层,有时也称为互联网层,处理分组在网络中的活动,例如分组的选路。在TCP/IP协议族中,网络层协议包括IP协议,ICMP协议,以及IGMP协议。
  • 传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信,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)。TCP相对安全稳定,但是UDP速度更快。
  • 应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序:
    • Telnet远程登陆
    • FTP文件传输协议
    • SMTP简单邮件传输协议
    • SNMP 简单网络管理协议

TCP:传输控制协议

TCP和IP都是传输层的协议,但是二者却有着很多的不同。TCP提供一种 面向连接 的, 可靠 的字节流服务。而UDP是一个简单的 面向数据报文 的传输层协议:进程中的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报文,并且组装成一份待发送的IP数据报,而TCP协议中,应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。UDP也 不提供可靠性保证
TCP和UDP的主要区别如图所示。

TCP提供可靠性的方式

&ems;与UDP不同的是,TCP提供各种方式来保证数据传输的正确性:

  • 应用数据被分割成TCP认为最合适发送的数据快。这和UDP完全不同,应用程序产生的数据报长度不变。
  • TCP发送一个报文段之后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,将重新发送这个报文。
  • 当TCP收到发自TCP连接另一端的数据,它将发送一个确认。
  • TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到端的检验和有差别,TCP将丢弃这个报文段。
  • TCP会对收到的数据金喜重排,将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
  • TCP的接受端会放弃重复的数据
  • TCP提供流量控制。TCP接受的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接受端只允许另一端发送接收端缓冲区所能容纳的数据。

TCP的首部

TCP数据被封装在一个IP数据报中,如下图所示。

TCP/IP详解阅读笔记(一):TCP协议
下图显示TCP首部的数据结构。如果不计任何可选字段的话,它通常是20个字节。

TCP/IP详解阅读笔记(一):TCP协议

  • 每个TCP端都包含源端和目的端的端口号,用于寻找发送端和接受端应用进程。这两个值加上IP首部的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。
  • 序号用来标识TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的第一个字节数据。如果将字节流看作在两个应用程序之间的单向流动,则TCP用序号来对每个字节进行计数。序号是32位的无符号数。
  • 确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此,确认序号应当是上次已经成功收到的数据字节序号+1。只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。
  • 首部长度给出TCP首部的字节数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。
  • TCP首部中有6个标志位。
    • URG:紧急指针有效标志位,当它被置为1时,紧急指针才有效。
    • ACK:确认序号有效,当它被置为1时,确认序号才有效。
    • PSH:接受方应该尽快将这个报文交给应用层。
    • RST:重建连接。
    • SYN:同步序号用来发起一个新连接。
    • FIN:发端完成发送任务。
  • 窗口大小来进行TCP的流量控制。窗口大小为字节数,起始于确认序号字段指明的值,这个值是接受端期望接受的字节。
  • 检验和覆盖了整个的TCP报文段:TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段,一定由发端进行计算和存储,并由收端进行检验。
  • 紧急指针是一个正的偏移量,和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

后记

本片文章几乎就是一个读书笔记摘要。每个章节都如此,既无营养也很浪费时间,希望自己以后可以多做一些总结和实质性的文章吧。希望以后可以找到一个好的方式来写读书笔记。

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