【笔记】网络原理3 - 传输层及其相关协议

1. 传输层中的一些基本概念

• TCP 和 UDP 的一些区别
  
• UDP 的数据格式，伪首部是固定的 12bytes，源 IP 为 0 17，也是固定表示 UDP 的。伪首部仅仅是用来计算校验和，不会传给网络层。
• 源端口/目标端口：就是平时用到的 port。源端口是临时开启的随机端口，目标端口有一些常用端口号如下图
• UDP 首部就 8bytes
  

2. TCP 的数据格式

• 数据偏移*4=数据长度，整个 TCP 长度 = 20byte 首部+数据长度。
• 传输层的数据长度 = 网络层的总长度 – 网络层的首部长度 – 传输层的首部长度。
• TCP 的[SYN]标志位：SYN=1，ACK=0 表示一个建立连接的请求；对方如果回复 SYN=1,ACK=1,则表示同意建立连接。

3. TCP的自动重传ARQ,连续ARQ,滑动窗口协议

• 停止等待 ARQ 协议：TCP 的自动重传请求，如下：
  
  
• 比 ARQ 效率高的连续 ARQ 和滑动窗口协议
  
• SACK(选择性确认)：不同于上述的连续 ARQ，它的先进在于如果一旦发现数据丢失，不会把整个分组重传，它可以查得到是该分组内第几个包丢了，并重发当前包，最多携带 4 组。
  

4. 从wireshark来看TCP的分段传输

• 从一段抓包来研究 TCP，在下面包里，从第 5 行开始看：首先从5-9 行，服务器一口气发了 5 个数据包过来，第 10 行客户端才开始确认，确认完毕后服务器从第 11 行又开始往下发数据。Seq是序号，表示发送的数据包第一个字节的编号。Ack 是确认，表示确认收到了多少个字节，接下来从多少字节开始发。第 5-9 行都是服务器发送的数据，Seq 从 1 一直增加到了 4153，len 第一是 312，后面是 1280。但是 Ack 一直是 748 没有变。第 10 行客户端的回复中看出来。客户端的 Req 是 748，Ack 是 5433，表示客户端一口气收到了 5 个服务器发来的数据，并希望服务器继续从 5433bytes 开始发。所以第 11 行，服务器继续从 5433 开始开始发送数据。这里的 Seq 一直是相对 Seq，在传输过程中，原始Seq（raw Seq）是累加的，会特别大。Win 表示窗口，这个字段有流量控制的功能，用来告知对方下一次允许发送的数据大小，避免流量堵塞，发送方的窗口大小不能比接收方的窗口大。
  
• **我们数据选择在传输层就分段传输，而没有在网络层切片的原因？**因为数据链路和网络层都没有重传功能，没有可靠传输的功能，但是传输层有 ARQ/SACK。
  

5. TCP的建立连接过程

• 流量控制：Win 表示窗口，这个字段有流量控制的功能，用来告知对方下一次允许发送的数据大小，避免流量堵塞，发送方的窗口大小不能比接收方的窗口大。rwnd 表示接收窗口,swnd 表示发送窗口,cwnd 表示拥塞窗口。
• MSS（Max Segment Size）:每个段最大的数据部分大小，只会在建立连接的时候出现。在建立连接的时候协商好(下图可以看客户端给服务器 1460，服务器回客户端 1412。最终以较小的部分为准)，如下图，在 TCP 的三次握手报文中，MSS=1460。SYN=1，ACK=0 表示一个建立连接的请求；对方如果回复 SYN=1,ACK=1,则表示同意建立连接。
  

6. Seq 和 Ack 之间的交互

7. 从wireshark看TCP释放连接的过程

• 抓包解释释放连接过程：第一次挥手时，主机 1 主动发送出 FIN 报文段，表示主机 1 告诉主机 2，主机 1 已经没有数据要发送了，但是此时主机 1 还可以接受来自主机 2 的数据。第二次挥手时，当主机 2 返回 ACK 报文段时，表示主机 2 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。第三次挥手时，当主机 2 也发送了一个 FIN 报文段时，表示主机 2 告诉主机 1，主机 2 已经没有数据要发送了。第四次挥手时，当主机 1 返回 ACK 报文段时，表示主机 1 已经知道主机 2 没有数据发送了，随后整个 TCP 连接正式断开。
  
• 释放连接的 4 次挥手过程：
  
• 如果有时抓包只看到 3 次挥手，那是因为第 2，3 次挥手合并了。