传输层

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