1. tcp 和 udp
| UDP | TCP | |
|---|---|---|
| 数据传输 | 数据传输 | 3报文握手+数据传输+4报文挥手 |
| 连接方式 | 单播(一对一), 多播(一对多), 广播 (一对全) | 单播(一对一) |
| 应用报文 | 每个报文添加个UDP首部 | 一系列字节流放到缓存中, 通过滑动窗口策略发送 发送方加个 TCP 头部 接收方取出字节流,组合送给接收方进程 |
| 首部 | 8字节 | 最小20字节, 最大60字节 |
1.1 tcp socket 模型
1.2 udp socket 模型
1.3 tcp 头部字段
1. 头部格式
20字节固定 + 最大40字节扩展
2. 固定20字节详情
源端口 2字节, 目的端口 2字节
序号 4字节 , 我发送的是以 n 开始的序号
确认号 4字节, 之前的都已经接收,下次希望给我传递 n, ACK位置必须=1
数据偏移(说明头部字节是20还是到60) + 保留 + URG(紧急指针有效) + ACK + PSH(推送,尽快交给应用层) + RST(复位,重新建立连接) + SYN(tcp建立标志) + FIN(tcp释放标志) 一共2字节, 窗口2字节, 我的接收窗口大小 (例如rwnd=20)
检验和2字节(检错算法), 紧急指针2字节(帮忙取出紧急数据)
3. 最大40字节扩展字段
2. tcp 建立连接
2.1 客户端
首先处于 closed 状态
创建传输控制快
1️⃣ 发送握手①SYN=1 seq=x 进入SYN-SENT(同步已发送状态)
3️⃣ 发送握手③ACK=1 seq=x+1 ack=y+1 进入 ESTABLISHED(连接已建立状态)
开始数据传输
2.2 服务端
首先处于 closed 状态
创建传输控制快
tcp 连接表
指向发送和接收缓存的指针
指向重传队列的指针
当前的发送和接收序号
listen 监听
2️⃣ 发送握手② SYN=1 ACK=1 seq=y ack=x+1 进入SYN-REVD (同步已接收状态)
进入ESTABLISHED(连接已建立状态)
开始数据传输
3. tcp 释放连接
3.1 主动端
1️⃣ 发送挥手① FIN=1 ACK=1 seq=u ack=v 进入 FIN_WAIT_1(终止等待1状态)
收到挥手②进入 FIN_WAIT_2(终止等待2状态)
接受数据
4️⃣ 发送挥手④ ACK=1 seq=u+1 ack=w+1 进入 TIME_WAIT(时间等待状态)
经过2MSL后, 进入 CLOSED(关闭状态)
3.2 被动端
2️⃣ 发送挥手② ACK=1 seq=v ack=u+1 并进入CLOSE_WAIT(关闭等待状态)
通知应用进程断开连接, 客户端到服务器方向连接关闭, 属于半关闭状态
发送未发完的数据
3️⃣ 发送挥手③ FIN=1 ACK=1 seq=w ack=u+1 进入 LAST-ACK(最后确认状态)
收到挥手④后进入 CLOSED(关闭状态)
4. tcp 可靠性
4.1 如何保证可靠性
- 基于数据块传输：应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块，再传输给网络层，数据块被称为报文段或段。
- 对失序数据包重新排序以及去重：TCP 为了保证不发生丢包，就给每个包一个序列号，有了序列号能够将接收到的数据根据序列号排序，并且去掉重复序列号的数据就可以实现数据包去重。
- 校验和 : 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。如果收到段的检验和有差错，TCP 将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。
- 超时重传 : 当发送方发送数据之后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认信息（ACK）。如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认消息，那么对应的数据包就被假设为已丢失并进行重传。
- 流量控制 : TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间，TCP 的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议（TCP 利用滑动窗口实现流量控制）。
- 拥塞控制 : 当网络拥塞时，减少数据的发送。
4.2 为什么不两次握手
假如第一个连接发送失败，重传后过了好久好久，到达了。
服务器对失败后的连接又建立了一次请求， 但客户端可能处于关闭了都无法理会，服务器就无法释放这个连接。
4.3 为什么 TIME_WAIT
参考：https://www.liuvv.com/p/7b71ec65.html
因为客户端发送挥手④的时候，有可能失败。
如果客户端直接关闭，服务器重发挥手③，客户端处于关闭不响应，服务器无法释放资源。
4.4 保活计时器
假如建立连接后, 客户端出现了故障
- 服务器每次收到请求后， 重新启动定时器(2小时)。
- 服务器2小时后没收到客户端请求，发送探测报文段。
- 服务器75秒间隔发送一个，达到10个无响应，关闭连接。
4.5 流量控制和拥塞控制
参考：https://www.liuvv.com/p/7eb83068.html
5. 头脑风暴
- socket 过程：服务器 bind+listen+for(accept)，客户端 connect，相互 read+write。
- 三次握手：SYN+ 序列号，SYN+ACK+ 序列号增加，ACK+ 序列号增加，最后进入 ESTABLISHED。
- 四次挥手：客户端 FIN，服务器 ACK 进入 CLOSE_WAIT，服务器继续发消息，服务器 FIN，客户端 ACK 进入 TIME_WAIT。
- TIME_WAIT: 只是主动端特有的状态。如果不等待直接close，万一第四次挥手失败，服务器重发得不到响应，无法释放。
