前言

TCP/IP协议簇的传输层协议主要有两个：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）
TCP协议协议传输更加稳定可靠，UDP协议传输效率更高

一、TCP协议介绍

1.TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议
这里可以理解为打电话，对方拿起话筒应答，即线路接通了，才能互相通话
且提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输，每一个TCP都能发送缓存和接收缓存，用来临时存储数据以达到双向通信。这里可以理解为视频通话，双方可以同时说话，如同面对面直接交流一样

二、TCP报文格式

TCP将若干个字节构成一个分组，称为报文段
TCP报文段封装在IP数据报中，如下图

IP首部	TCP报文段

下面来看一看TCP报文段的首部格式
传输层的协议
首部长度为20~60字节，以下是各字段的含义

源端口号：16字段，为发送方进程对应的端口号
目标端口号：为16字段，对应接收端的进程。接收端收到数据段后，根据这个端口号来确定把数据送往哪个应用程序的进程
序号：发送端为每一个字节进行编号，以便接收端正确重组
确认号：对发送端的确认信息，用来告诉发送端这个序号之前的数据段都已收到。如确认号是x，就代表着前X-1个数据段都已收到，并期望下次数据段可以从x开始发送
首部长度：用它可以确定TCP首部数据结构的字节长度。一般情况下是20字节，但首部长度最大可以扩展为60字节
保留：作为今后扩展功能使用，现在还没使用到
控制位：这六位很重要，TCP的连接、传输和断开都受这六个控制位的指挥
1.URG：紧急位，优先，配合紧急指针使用
2.ACK：却认位，只有当ACK=1时，确认***字段才有效；为0时则无效
3.PSH：急迫位，标志位为1时，要求接收方尽快将数据送达应用层
4.RST：重置位，值为1时通知重新建立TCP连接
5.SYN：同步（连接）位，TCP需要建立连接时将这个值设为1
6.FIN：断开位，TCP完成数据传输需要断开连接时，提出断开连接的一方将这个值设为1
窗口大小：说明本地可接收数据段的数目，这个值的大小可变。当网络流畅时这个值可以变大加快传输速度，网络不稳定时减小这个值可以保证网络数据的可靠传输。TCP协议中的流量控制机制就是依靠窗口值的大小实现的
校验和：用来做差错控制，与IP的校验和不同，TCP校验和包括首部、数据和其他填充字节。在发送TCP数据时，由发送端计算校验和，当到达目的地再进行一次校验和计算。若一致则说明数据正确，否则将认为数据已损坏或丢失，将丢弃该数据
紧急指针：和UGP配合使用，当UGP=1时有效
选项：在TCP首部可以有多大40字节的可选信息

三、TCP三次握手

因为TCP是使用IP服务，是虚连接而不是物理连接，TCP报文段封装成IP数据报后，每个IP数据报可以走不同的路径到达终点，因此IP数据报可能不按顺序到达，甚至损坏或丢失。
这个时候，TCP会保证报文段是有序有效的。

而TCL建立连接的过程称为三次握手，主要是为了确认双方收发数据的能力。下面来介绍一下
传输层的协议
1.第一次握手,发送SYN报文
PC1使用一个随机的端口号（Seq=x）向PC2发送建立连接请求（SYN=1）
也就是我发送一封邮件给对方，对方接收到了，那他就知道我能发和他能收

2.第二次握手，发送SYN+ACK报文
PC2收到了PC1的消息，向PC1回复一个确认信息（Seq=y,Ack=x+1），然后再向PC2发送一个建立连接的请求（SYN=1,ACK=1）
即这时他要给我回信确认，我若收到了，我便知道了我的确能发他也能收，并且他能发和我能收

3.第三次握手，发送ACK报文
PC1收到了PC2的回复（包括请求和确认），也要向PC2再发送一个确认信息，Seq=x+1（第一次握手时是x，所以这次是x+1），Ack=y+1,ACK=1
然而此时他还不知道他的发件能力和我的收件能力怎样，于是我最后反馈一次，他若收到了，便清楚了他的发件能力和我的收件能力是可以的（好绕啊~）

四、TCP四次挥手

TCP断开连接分四步，也称为四次挥手
传输层的协议第一次挥手：PC1向PC2发送报文（FIN=1，ACK=1）这以后PC1不能再向PC2发数据但是可以正常收
第二次挥手：PC2收到后回复确认ACK报文（AKC=1），这时处于等待关闭状态而不是立马给PC1发FIN报文，因为可能服务端还有数据没发完
第三次挥手：PC2向PC1也发送FIN/ACK报文（FIN=1,ACK=1）
第四次挥手：PC1收到后，最后向PC2发送确认报文（ACK=1）

五、UDP协议介绍

UDP是一个无连接、不保证可靠性的传输层协议，也就是说发送端不关心数据是否到达目标主机、数据是否出错等，而且收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障
由此传输数据速度更快，效率更高

无连接网络协议指双方通信前不必先与对方建立连接，不用管对方状态就可以直接发送。这个就像是发短信，只要你自己网络是好的就行，直接可以发送到对方那里

总结

TCP是一个可靠的面向连接的协议
TCP建立连接要经历三次握手
TCP断开连接要经历四次挥手
UDP是一个不可靠无连接的协议

传输层的协议