石家庄市制作网站公司,seosem是指什么意思,国家企业公示信息系统官网,网站每年都要续费吗个人主页 #xff1a; 个人主页 个人专栏 #xff1a; 《数据结构》 《C语言》《C》《Linux》《网络》 文章目录 前言一、TCP协议格式16位源端口号 和 16位目的端口号4位首部长度16位窗口大小32位序号 和 32位确认序号6种标记位 和 16位紧急指针 总结 前言
本文是我对于TCP协… 个人主页 个人主页 个人专栏 《数据结构》 《C语言》《C》《Linux》《网络》 文章目录 前言一、TCP协议格式16位源端口号 和 16位目的端口号4位首部长度16位窗口大小32位序号 和 32位确认序号6种标记位 和 16位紧急指针 总结 前言
本文是我对于TCP协议-报头字段的知识总结 一、TCP协议格式 16位源端口号 和 16位目的端口号
16位源端口号标识发送方应用程序的端口号是一个16位的字段。通过源端口和目的端口可以唯一确定一个TCP连接。 16位目的端口号标识接收方应用程序的端口号同样是一个16位的字段。与源端口一起用于确定数据应被哪个应用程序接收。
4位首部长度
TCP协议如何解决 报头和有效载荷分离的问题 其中 报头 为 TCP标准报头长度(20字节) 选项。 TCP标准报头长度是固定长度好分离但选项的长度不确定该怎么办 4位首部长度表示 TCP标准报头 选项 的大小。 4位首部长度的取值范围为[ 0000, 1111 ]转化为10进制也就是[ 0, 15 ]那这不还没有TCP标准报头长度大吗我们还规定首部长度的基本单位是4字节也就说4位首部长度的取值范围是[ 0, 60 ]选项最多40个字节。 现在我们算一下TCP标准报头的4位首部长度TCP标准报头是20字节那4位首部长度是5转化为2进制就是0101 。 注意TCP的报头长度必须是4的整数倍因为基本单位是4字节。
16位窗口大小
16位窗口大小表示接收方愿意并能够接收多少数据。用于实现TCP的流量控制机制。
那我们如何理解16位窗口大小我们先看下图。 我们都知道TCP具有发送和接受缓冲区即TCP是全双工通信。发送数据就是把数据拷贝到操作系统内的发送缓冲区再从发送缓冲区到接收方的接受缓冲区。
那如果发送方一直疯狂的向接收方发送数据此时发送方不清楚接收方的接受能力(接受缓冲区的剩余空间大小为接受能力)发送方发送数据太快导致接收方来不及接受数据接收方的接受缓冲区满了。发送方还是发送数据那接收方接受到数据就会直接丢弃。虽然TCP有重传机制可以重新发送数据保证可靠性。但这不合理且不高效数据千辛万苦从网络到接收方接收方却直接丢弃了。
那要如何使这样的情况合理如果接收方来不及接受数据了发送方就慢点发甚至等会再发。我们把这种如果对方来不及接受就要求发送方发送变慢甚至停止发送的策略叫做流量控制。 对于流量控制的前提是发送方可以知道接收方的接受能力。那发送方有如何知道接收方的接受能力呢
这就要先简单的看看确认应答机制了。如 client给server发送一条消息TCP为了保证可靠性要求接收方对发送方发过来的消息进行确认即只要client收到server发送的确认client就会认为server收到 “hello” 这条消息保证client 到 server 的可靠性。 要注意其中hello这条消息是TCP报文。
现在发送方每发送一条消息都会收到接收方的应答消息。那么发送方就可以从应答消息中的16位窗口大小来判断接收方的接受能力从而避免发送方发送的数据因为接收方缓冲区满了而直接丢弃的问题。 注意16位窗口大小是指自身的接受缓冲区中剩余空间的大小。
32位序号 和 32位确认序号
我们先来看两种TCP发送数据的方式 先看串行发送client每发送一条数据后必须得到server发送的ACK才能继续发送数据。这样client可以清晰的知道每个ACK对应的是那条数据。这样虽然保证了可靠性但效率低。
再看并行发送client可以一次发送多条数据那么server也要发送对应数量的应答给client(原则上要求server对每一条消息做出应答)。这样client发送时间进行了重叠效率得到提升。但这也引来了几个问题。
client怎么知道那个ACK是哪个发送数据的应答如果client接受到的ACK与发送数据数量相同那至少表明client发送的数据server都收到了。但如果client收到的ACK数量少于发送数据的数量呢此时client就不清楚那个发送数据没有被server接受到。因为网络环境复杂server接受到数据的顺序不一定是按照client发送数据的顺序。此时如果client把报文分两次发送server就有可能先收到数据再收到报头这就不可靠了。
对于上面两个问题我们可以对发送的数据 和 ACK 进行编号。
此时client就可以根据每个ACK的编号来确定哪个发送数据被server接受到了。而server也可以根据发送数据的序号进行排序从而保证数据的按序到达。
上面的序号就是 32位序号 和 32位确认序号。
32位序号用于对TCP报文段进行编号和排序。每个TCP报文段都有一个唯一的序列号确保数据的唯一性和可识别性。32位确认序号用于标识接收端确认收到的数据段。它是成功收到的数据序列号加1表示接收端已经成功接收了序列号小于该确认序号的所有数据。
注意32位确认序号还表示确认序号之前的所有的报文已经被对方全部收到了。为什么要这样规定允许少量报文的丢失提高了效率。 如上图如果server发送的3个ACK只有序号为301的ACK被client接受到了那client就会认为发送的3条数据都被server接受到了效率提升了。
那这里我们可能会有一个问题32位序号 和 32位确认序号 可以同一个字段吗答案是不能。
向上图client 和 server互相发送信息。在情况1 server对client的回应是发送两条信息那server可不可以将这两条信息作为一条信息发送要知道发送的消息都是完整的TCP报文而ACK只是一个ACK标志位置1的报头那将报头和 “hello” 数据合并不也是一个完整报文吗这样不仅对client发送的hello进行了应答而且还对client的信息进行了回复。这些效率进行了提升。像这样报文大都既是数据(需要32位序号保证按序到达)又是对历史报文的确认(需要32位确认序号)32位序号 和 32位确认序号 同事使用不能是同一个字段。
6种标记位 和 16位紧急指针
我们知道一个server会被多个client连接这么多连接总会有不同的链接请求。 即server一定会同时收到各种各样不同类型的TCP报文也就表示报文要有类型如何表示报文的类型TCP中是6种标记位来表示报文类型。
URG紧急指针是否有效ACK确认序号是否有效PSH提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走RST对方要求重新建立连接我们把携带RST标识的称为复位报文段SYN请求建立连接我们把携带SYN标识的称为同步报文段FIN通知对方本端要关闭了我们称携带FIN标识的为结束报文段
这里我们介绍URGPSHRST。 URG 和 16位紧急指针 在client 和 server 双方通讯时TCP报文要按照32位序号排序按序处理也就是排队。如果此时 服务器通讯双方有一些紧急数据时因为TCP报文是有序号的那该紧急数据也要按序处理吗这就不好了我们应该尽快处理紧急数据即该报文要提前处理也就是要插队。 此时我们就需要 URG 和 16位紧急指针。
URG标记位被置 1 表示该报文是紧急报文16位紧急指针表示在当前报文中紧急数据在有效载荷中的偏移量
注意只有URG无效16位紧急指针也就无效只有URG被置1,16位紧急指针也要被查看
这就有一个问题。紧急数据的大小是多少毕竟16位紧急指针只是给了一个地址并没有给紧急数据有多少个字节。答案是 1个字节。 紧急任务都有哪些 PSH 当client 给 server 发送 “hello” 时server要给 client 发送 ACK但不仅仅只发送 ACK 还会同步 窗口大小。比较发送的是一个完整报文。 如果server因为上层http 处理一个比较耗时的任务导致进程卡主了。client 给 server 发送 “hello” server 给 client 发送 ACK 同时更新窗口大小为 0 此时表示server的接受缓冲区满了client知道不能发送消息了只能等待。那以后client 如何知道 server 缓冲区的情况这会不会出现双方互相等待的情况 并不会此时client会定期向server发送询问报文(只有报头)根据TCP的确认应答机制server要给client发送ACK(携带了server的窗口大小)。同时 当上层将接受缓冲区的数据取走也就是server接受缓冲区的剩余空间 从 0 变为 非0。server 会主动给client发送窗口大小更新报文。 上面两种策略同时使用那种方式先被client收到client就会继续发送信息。
其中client发送的询问报文就是一个PSH标记位被置1的报头。
注意PSH不仅仅使用在上述场景中在所有数据需要尽快交付的场景下都可以使用。如Linux的指令输入 RST 我们知道TCP通讯的前提必须进行三次握手。这里有个问题TCP是保证可靠性的那是不是三次握手必须成功不是三次握手可能失败。那TCP保证可考性是怎么回事该可靠性不是保证数据100%发送到而是数据被接收方收到发送方要知道数据发送出现问题发送方也要知道。
现在我们以三次握手出现问题为例介绍RST出现场景。
我们先要知道对于client 和 server 来说 什么时候连接建立好了。
对于client是发出ACK就认为连接建立好了对于server是要收到client发送的ACK才认为连接建立好了
注意这里client 和 server 认为建立好链接有一定的时间差
了解上面这点我们再往下看。其中SYN 和 SYN ACK 如果丢包我们不担心。因为SYN 和 SYN ACK都有对应的应答但 ACK 如果丢失就不好办了。如果client发送的ACK丢包了但client认为TCP连接已经建立好了而server因为还没有收到client的ACK认为还没有建立TCP链接。这就存在了 连接建立认知不一致 。此时client给server发送数据server会给client发送一个重新建立链接的报文(RST标记位被置1 的报文)此时client会知道发送的ACK丢包了会重新建立链接。
还有很多其它例子。 下图就是linux-2.6.11.10中tcp的报头字段 总结
TCP保证可靠性但又不仅仅保证可靠性还会进行各种提高效率的设定。 以上就是我对于TCP协议的知识总结
