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tcp的認(rèn)知和應(yīng)用

chanthuang / 3510人閱讀

摘要：表示首部的長度為字節(jié)除掉和剛好字節(jié)。差錯控制，校驗(yàn)和的計算包括首部數(shù)據(jù)和其它填充字節(jié)。如果兩次校驗(yàn)和一致說明數(shù)據(jù)是正確的，否則將認(rèn)為數(shù)據(jù)被破壞，接收端將丟棄該數(shù)據(jù)。此時包的序號被設(shè)定為收到的確認(rèn)號，而響應(yīng)號則為。

什么是tcp tcp定義

tcp是網(wǎng)絡(luò)七層模型當(dāng)中傳輸層的協(xié)議,由IETF的RFC 793定義,是面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的通信協(xié)議。而傳輸層位于七層模型的中間,下面是網(wǎng)絡(luò)層,上面的話有應(yīng)用層,承上啟下,地位還是很重要的。在傳輸層中還有一種協(xié)議udp(無連接、不保證可靠性)。相比來說tcp有以下特點(diǎn)

傳輸可靠,數(shù)據(jù)丟失有重傳機(jī)制


數(shù)據(jù)分段打包傳輸,對每個數(shù)據(jù)編號,控制順序


流量控制,避免擁塞,因?yàn)門CP連接雙方有固定大小緩沖空間。TCP的接收端只允許另一端發(fā)送接收端緩沖區(qū)所能接納的數(shù)據(jù)。
tcp數(shù)據(jù)包格式


針對上面圖中的結(jié)構(gòu)劃分,下面進(jìn)行下解釋

source port 和 destination port 都是16位,計算機(jī)端口識別訪問那個服務(wù), 其中source port 是隨機(jī)的,而destination port決定接受方由那個程序來接受并且因?yàn)槭?6位,所以說程序的最大端口號65535

sequence Number 是發(fā)送數(shù)據(jù)包中的第一個字節(jié)的序列號,假設(shè)當(dāng)前的序列號為 s，發(fā)送數(shù)據(jù)長度為 l，則下次發(fā)送數(shù)據(jù)時的序列號為 s + l。在建立連接時通常由計算機(jī)生成一個隨機(jī)數(shù)作為序列號的初始值

Acknowledgment Number 它等于下一次應(yīng)該接收到的數(shù)據(jù)的序列號。可以認(rèn)為這個位置以前所有的數(shù)據(jù)都已被正常接收。
header length TCP 首部的長度，單位為 4 字節(jié)。如果沒有可選字段，那么這里的值就是 5。表示 TCP 首部的長度為 20 字節(jié)(除掉data和option,剛好20字節(jié))。
reserved

URG表示Urgent Pointer字段有意義


ACK表示Acknowledgment Number字段有意義


PSH表示有 DATA數(shù)據(jù)傳輸


RST表示復(fù)位TCP連接


SYN表示SYN報文（在建立TCP連接的時候使用）


FIN表示沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送了（在關(guān)閉TCP連接的時候使用）

Windows 表示接收緩沖區(qū)的空閑空間，16位，用來告訴TCP連接另一端自己能夠接收的最大數(shù)據(jù)長度,流量控制的機(jī)制就基于此。
Checksum 差錯控制，TCP校驗(yàn)和的計算包括TCP首部、數(shù)據(jù)和其它填充字節(jié)。在發(fā)送TCP數(shù)據(jù)段時，由發(fā)送端計算校驗(yàn)和，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時又進(jìn)行一次檢驗(yàn)和計算。如果兩次校驗(yàn)和一致說明數(shù)據(jù)是正確的，否則將認(rèn)為數(shù)據(jù)被破壞，接收端將丟棄該數(shù)據(jù)。
Urgent 是緊急指針，16位，只有URG標(biāo)志位被設(shè)置時該字段才有意義，表示緊急數(shù)據(jù)相對序列號（Sequence Number字段的值）的偏移。

tcp三次握手


說明 上面是一個我寫的測試demo,是一個普通的http請求,下面我們抓包分析一下tcp三次握手的細(xì)節(jié)


說明 第一次握手client通過發(fā)送一個SYN標(biāo)識位和Sequence Numbers(同步序列號)的數(shù)據(jù)段給server請求連接，通過該數(shù)據(jù)段告訴server希望建立連接

說明 第二次握手是server用一個確認(rèn)應(yīng)答ACK標(biāo)志位和Acknowledgment Number告訴client收到了數(shù)據(jù)段，同時自己也發(fā)送一個syn包(syn標(biāo)志位和Sequence Numbers)。

說明 第三次客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態(tài)，完成三次握手。
說明 三次握手完畢,鏈接通道建立成功,下面開始正式數(shù)據(jù)傳輸

針對上面整個過程下面再來一幅圖詳細(xì)總結(jié)說明下

客戶端通過向服務(wù)器端發(fā)送一個SYN來表明希望建立連接，作為三次握手的一部分?？蛻舳税堰@段連接的序號設(shè)定為隨機(jī)數(shù)c。


服務(wù)器端應(yīng)當(dāng)為一個合法的SYN回送一個SYN/ACK。ACK的確認(rèn)碼應(yīng)為c+1，SYN/ACK包本身又有一個隨機(jī)產(chǎn)生的序號s。


最后，客戶端再發(fā)送一個ACK。當(dāng)服務(wù)端收到這個ACK的時候，就完成了三次握手，并進(jìn)入了連接創(chuàng)建狀態(tài)。此時包的序號被設(shè)定為收到的確認(rèn)號c+1，而響應(yīng)號則為s+1。
tcp四次斷開


下面描述下整個過程,過程和三次握手機(jī)制一樣,也是用一些標(biāo)志位來實(shí)現(xiàn)斷開的過程,詳細(xì)步驟過程不在圖形化,因?yàn)樾枰姆襟E圖,太占篇幅了,下面根據(jù)上面的流程圖大致解釋說明一下。

client發(fā)送FIN標(biāo)志位,表示出要斷開連接的請求的含義


server進(jìn)行響應(yīng)，發(fā)送ack標(biāo)識,表示確認(rèn)收到斷開連接請求


server 發(fā)送FIN標(biāo)志位,提出反方向的關(guān)閉要求


client 發(fā)送ack標(biāo)志位,標(biāo)識確認(rèn)收到的主機(jī)B的關(guān)閉連接請求
tcp應(yīng)用場景

適合對傳輸數(shù)據(jù)要求比較可靠的地方,例如常見的ftp,http,https,smtp等等這些應(yīng)用層的協(xié)議都是基于tcp的封裝;還有實(shí)戰(zhàn)中常見套接字編程,可以用來開發(fā)瀏覽器通信模塊,以及p2p的下載工具等等,這些底層都是都是基于tcp協(xié)議。

如何使用tcp

協(xié)議只是一個規(guī)范,實(shí)現(xiàn)形式有多種,具體而言在node當(dāng)中使用的話如下形式

let net = require("net");
let path = require("path");
let ws = require("fs").createWriteStream(path.join(__dirname, "msg.txt"));
let server = net.createServer(function (socket) {
    socket.pipe(ws, { end: false });

});
server.listen(8080);
創(chuàng)建一個tcp服務(wù)器監(jiān)聽8080端口,并將接受的數(shù)據(jù)存儲到msg.txt文件中,上面的socket是一個雙工流,既可寫又可以讀,下面是測試的輸出結(jié)果


說明 上面只是一個簡單的實(shí)例,更多用法,可以參考node當(dāng)中net模塊

參考鏈接
https://zh.wikipedia.org/wiki...
http://nodejs.cn/api/
http://www.freebuf.com/column...

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