首页 > 代码库 > 提升逼格,无论是运维还是开发都要知道的网络知识9/(三)

提升逼格,无论是运维还是开发都要知道的网络知识9/(三)

TCP/IP协议簇(DoD参考模型)

用于简化OSI层次,以及相关的标准。

²  传输控制协议(tcp/ip)族是相关国防部(DoD)所创建的,主要用来确保数据的完整性及在毁灭性战争中维持通信²  是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议簇²  利用一组协议完成OSI所实现的功能

技术分享

====================TCP / IP=====================
应用层:    它只负责产生相应格式的数据  ssh ftp nfs cifs dns http smtp pop3
-----------------------------------
传输层:    定义数据传输的两种模式:
        TCP(传输控制协议:面向连接,可靠的,效率相对不高)   
        UDP(用户数据报协议:非面向连接,不可靠的,但效率高)
-----------------------------------
网络层:    连接不同的网络如以太网、令牌环网
        IP (路由,分片) 、ICMP、 IGMP    
-----------------------------------
数据链路层:以太网传输
        ARP ( 地址解析协议,作用是将IP解析成MAC )
-----------------------------------
物理层:    主要任务是规定各种传输介质和接口与传输信号相关的一些特性
-----------------------------------

TCP/IP协议簇中的相关协议

技术分享

TCP/IP协议簇---应用层

技术分享

TCP/IP协议簇---主机到主机层

技术分享

TCP与UDP对比

传输控制协议(TCP)

用户数据报协议(UDP)

面向连接

无连接

可靠传输

不可靠传输

流控

尽力而为,尽力传递

使用TCP应用:

WEB浏览器;电子邮件;文件传输程序

使用UDP的应用:

域名系统(DNS);视频流;IP语音(VoIP)

 

TCP相关报文结构

技术分享

?    源端口:即本地发起连接的端口?    目标端口:即要访问的服务的端口?    序列号:因为传输层会将上层的数据进行分段,因此需要对分段数据进行编号           同时也便于数据的重组?    验证号:用于对数据的进行验证

UDP相关报文结构

技术分享

TCP/UDP端口号(1~65535)

技术分享

1.源端口随机分配,目标端口使用知名端口2.应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023的3.目的端口号为服务器端应用服务的进程,如telnet为23

TCP三次握手过程

技术分享

置位概念: 根据TCP的包头字段,存在三个重要的标识ACK SYN FIN

² ACK:表示验证字段

² SYN: 位数置1,表示建立TCP连接

² FIN:位数置1,表示断开TCP连接

技术分享

建立过程说明:

①由主机A发送建立TCP连接的请求报文,其中报文中包含seq序列号,是由发送端随机生成的,并且还将报文中SYN字段置为1,表示需要建立TCP连接②主机B会回复A发送的TCP连接请求报文,其中包含seq序列号,是由回复端随机生成的,并且将回复报文的SYN字段置1,而且会产生ACK字段,ACK字段数值是在A发过来的seq序列号基础上加1进行回复,以便A收到信息时,知晓自己的TCP建立请求已得到了验证③A端收到B端发送的TCP建立验证请求后,会使自己的序列号加1表示,并且再次回复ACK验证请求,在B端发送过来的seq基础上加1,进行回复

技术分享

①一开始,建立连接之前服务器和客户端的状态都为CLOSED。***②服务器创建socket后开始监听,变为LISTEN状态。               ***③客户端请求建立连接,向服务器发送SYN报文,客户端的状态变为SYN_SENT。   ***④服务器收到客户端的报文后向客户端发送ACK和SYN报文,此时服务器的状态变为SYN_RCVD。    ***⑤然后,客户端收到ACK、SYN,就向服务器发送ACK,客户端状态变为ESTABLISHED,                ***服务器收到客户端的ACK后也变为ESTABLISHED。此时,3次握手完成,连接建立! 

TCP四次挥手过程

技术分享

建立过程说明:

①主机A发送断开TCP连接请求的报文,其中报文中包含seq序列号,是由发送端随机生成的,并且还将报文中FIN字段置为1,表示需要断开TCP连接②主机B会回复A发送的TCP断开请求报文,其中包含seq序列号,是由回复端随机生成的,而且会产生ACK字段,ACK字段数值,是在A发过来的seq序列号基础上加1进行回复,以便A收到信息时,知晓自己的TCP断开请求已得到了验证③主机B在回复完A的TCP断开请求后,不会马上就进行TCP连接的断开,主机B会先确保断开前,所有传输到A的数据是否已经传输完毕,一旦确认传输数据完毕就会将回复报文的FIN字段置1,并产生随机seq序列号。④主机A收到主机B的TCP断开请求后,会回复主机B的断开请求,包含随机生成的seq字段和ack字段,ack字段会在主机B的TCP断开请求的seq基础上加1,从而完成主机B请求的验证回复。至此TCP断开的4次挥手过程完毕

技术分享

由于tcp连接是全双工的,断开连接会比建立连接麻烦一点点。

①客户端先向服务器发送FIN报文,请求断开连接,其状态变为FIN_WAIT1。②服务器收到FIN后向客户端发生ACK,服务器状态变为CLOSE_WAIT。③客户端收到ACK后就进入FIN_WAIT2状态。此时连接已经断开了一半了。如果服务器还有数据要发送给客户端,就会继续发送。④直到发完了,就发送FIN报文,此时服务器进入LAST_ACK状态。⑤客户端收到服务器的FIN后,马上发送ACK给服务器,此时客户端进入TIME_WAIT状态⑥再过了2MSL长的时间后进入CLOSED状态。服务器收到客户端的ACK就进入CLOSED状态。 至此,还有一个状态没有提及:CLOSING状态。 CLOSING状态表示:     客户端发生了FIN,但没有收到服务器的ACK,却收到了服务器的FIN。     这种情况发生在服务器发送的ACK丢包的时候,因为网络传输有时会有意外。

四次分手:

由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收 到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关 闭。

1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。(2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A(报文段6)。(4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1(报文段7)。

1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作 用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所 以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的 ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?

这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比 从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因 此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发 可能丢失的ACK报文。

TCP的十一种状态转移总结

状态出现方式

状态出现环境

状态名称

状态描述

TCP建立过程

涉及5种状态

服务端/客户端

CLOSED

默认初始化状态

服务端

LISTEN

建立socket,进入监听状态

客户端

SYN_SENT

发送syn报文,进入syn发送状态

服务端

SYN_RCVD

接收syn报文,并回复ack及syn报文

客户端/服务端

ESTABLISHED

接收syn报文,回复ack,建立连接(客户端)

接收ack报文,建立连接(服务端)

TCP断开过程

涉及6种状态

服务端/客户端

ESTABLISHED

默认断开前初始化状态

客户端

FIN_WAIT1

发送断开请求FIN报文

服务端

CLOSE_WAIT

收到FIN后向客户端发生ACK

客户端

FIN_WAIT2

收到服务端返回的ACK报文,等待数据传输

服务端

LAST_ACK

发送FIN断开请求报文

客户端

TIME_WAIT

回复FIN断开请求,发送ack报文

服务端/客户端

CLOSED

收到ack报文,立即转变为断开状态

等待2MSL后,进入断开状态

客户端

CLOSEING

没有收到回复FIN报文的ACK,直接收到FIN

 

TCP/IP协议簇---因特网层

技术分享

定义了最重要的协议IP协议,和路由协议。

技术分享

 

提升逼格,无论是运维还是开发都要知道的网络知识9/(三)