Python服务器运维笔记：第二章Linux - 1.2.8 TCP/IP协议

前言：本文是学习网易微专业的《python全栈工程师》 中的《服务器运维开发工程师》专题的课程笔记，欢迎学习交流。同时感谢老师们的精彩传授！

一、课程目标

• ipv4协议
• tcp协议
• udp协议

二、详情解读

2.1.IP协议

ip协议规定了数据怎么从一台主机传输到另一台主机。

2.1.1.数据的传输

2.1.2.IP数据包

首部长度：
IP头部的大小，固定部分是5行，另有可选部分

区分服务器：
由8位组成，表明服务质量。0~2位表示0~7的优先级别
3位： 最低延迟
4位：最大吞吐
5位： 最大可靠性
6位： 最小代价

总长度：
IP首部 + 数据部分总长
总长不能超过 $2^{16}$216 ，所以在的数据需要折成片段。

标识： 16位组成，用于分片重组，同一个分片的标识相同。

标志： 3位组成
0位：0
1位：是否进行分片。0可以分，1不可分
2位：是否为最后一个包，0为最后一个包

片偏移：
13位组成，用来标识数据片段的位置，第一个分片为0，单位是字节。

生存时间：
8位组成，每经过一个路由吕减1，变为0时，弃包。

协议：
IP传输上层协议。比如：ICMP、TCP、UDP、......

首部校验和：
16位组成，用来检验IP首部是否被破坏。

源地址：
32位组成，发送端IP

目标地址：
32位组成，接受端IP

2.1.3.数据传输

IP数据包内的数据部分就是TCP或者UPD数据包，如下图所示：

数据传输打包或者解包过程，如下图所示：

2.2.TCP协议

tcp协议是面向连接的可靠的流数据协议。tcp数据传输首先需要在两端之间建立虚拟连接，通过顺序控制与生发控制保证数据传输可靠性。

tcp由于需要建立连接，以及数据包纠正，所以不适合高速传输与实时性很高的场合，比如视频直播，语音通讯。

2.2.1.tcp数据报

源端口号：
16位组成，发送端端口号

目标端口号：
16位，接收端端口号

通常服务器端口号为固定的，客户端端口号为临时的。

***（Sequence Number）：
32位，发送数据的位置，每发送一次累加该次字节数，第一次产生一个随机数，在这个基础上累加。

确认应答号（Acknowledgement Number）：
32位，下一次应该收到的数据***，发送端收到这个信号就认为之前的数据发送成功。

数据偏移（Data Offset）：
4位，TCP首部长度，固定长为20个字节，即值为5

控制位（Controller flag）：
URG： 该位为1，表示需要紧急处理
ACK： 该位为1，表示应答有效
PSK： 该位为1，表示将收的数据提交给上层应用协议
RST： 该位为1，表示tcp连接异常，强制断开
SYN： 该位为1，表示用于建立连接
FIN： 该位为1，表示通讯结束，希望断开连接

窗口大小（window size）：
16位，发送数据最大限制，如果为0，可以发送窗口探测

检验和：
检验数据是否完整与是否被修改

紧急指针：
紧急数据位置

2.2.2.tcp协议创建连接与断开连接过程

2.2.UDP协议

UDP协议不提供复杂的数据传输控制机制，面向无连接的通信服务，它将应用程序按照原样在网络传输。

对于数据包顺序，丢包等问题，由应用程序解决。UDP适用场合：
1.包总量很小的场合
2.即时通信
3.局域网内通信
4.广播通信

2.2.1.udp数据报头

三、课程小结

• 01 IPV4协议
• 02 TCP协议
• 03 UDP协议