一、TCP/IP和OSI模型的比较

相同点:两者都是以协议栈的概念为基础;

    协议栈中的协议彼此相互独立

    下层对上层提供服务

不同点:OSI是先有模型;TCP/IP是先有协议,后有模型;

    OSI是国际标准,适用于各种协议栈;

    TCP/IP实际标准,只适用于TCP/IP网络

    层次数量不同

二、TCP的特性

(1)工作在传输层

(2)面向连接协议

(3)全双工协议

(4)半关闭

(5)错误检查

(6)将数据打包成段,排序

(7)确认机制

(8)数据恢复,重传

(9)流量控制,滑动窗口

三、TCP报文格式

(1)源端口、目标端口:计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的,而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用,所以通过指定源端口和目标端口,就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的,可推算计算机的端口个数为2^16个,即 65536 (0-65535)。

(2)序列号:表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示,所以每2^32个字节,就会出现序列号回绕,再次从0开始无限循环。

(3)确认号(ack):表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送方:我希望你(指发送方)下次发送的数据的第一个字节数据的编号为此确认号:传输是否有问题。

(4)首部长度:表示TCP报文段的首部长度,共4位,由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分,需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位),4位二进制最大表示15,所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节。

(5)控制位

  • URG(紧急位):表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段(urgent pointer)只有当URG=1时才有效。
  • ACK(确认位):表示是否前面确认号字段是否有效。只有当ACK=1时,前面的确认号字段才有效。TCP规定,连接建立后,ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段。
  • PSH(急切位):提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据,为接收后续数据腾出空间。如果为1,则表示对方应当立即把数据提交给上层应用,而不是缓存起来,如果应用程序不将接收到的数据读走,就会一直停留在TCP接收缓冲区中。
  • RST(重置位):如果收到一个RST=1的报文,说明与主机的连接出现了严重错误(如主机崩溃),必须释放连接,然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题,主机拒绝响应,带RST标志的TCP报文段称为复位报文段。
  • SYN(同步位):在建立连接时使用,用来同步序号。当SYN=1,ACK=0时,表示这是一个请求建立连接的报文段;当SYN=1,ACK=1时,表示对方同意建立连接。SYN=1,说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1,带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段。
  • FIN(断开位):表示通知对方本端要关闭连接了,标记数据是否发送完毕。如果FIN=1,即告诉对方:“我的数据已经发送完毕,你可以释放连接了”,带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段。

(6)窗口大小:表示现在允许对方发送的数据量,也就是告诉对方,从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量,达到此值,需要ACK确认后才能再继续传送后面数据,由Window size value * Window size scaling factor(此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到)得出此值。

(7)校验和:提供额外的可靠性紧急指针:标记紧急数据在数据字段中的位置。

(8)紧急指针:只出现在URG紧急报文后面。

(9)选项部分:其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示,选项部分最长为:(2^4-1)*4-20=40字节。

四、TCP三次握手四次挥手4.1三次握手

4.2四次挥手

五、11种有限状态机

(1)CLOSED 没有任何连接状态

(2)LISTEN 侦听状态,等待来自远方TCP端口的连接请求

(3)SYN-SENT 在发送连接请求后,等待对方确认

(4)SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后,等待对方确认

(5)ESTABLISHED 代表传输连接建立,双方进入数据传送状态

(6)FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求,等待对方确认

(7)FIN-WAIT-2 主动关闭,主机已收到对方关闭传输连接确认,等待对方发送关闭传输连接请求

(8)TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭,等待所有分组消失

(9)CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求,并已确认

(10)LAST-ACK 被动关闭,等待最后一个关闭传输连接确认,并等待所有分组消失

(11)CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接,等待对方确认