1.协议总览

五层协议的体系结构主要包括：应用层、运输层、网络层，数据链路层和物理层。

OSI七层协议模型主要包括是：应用层（Application）、表示层（Presentation）、会话层（Session）、运输层（Transport）、网络层（Network）、数据链路层（Data Link）、物理层（Physical）。

2.TCP/UDP

	UDP	TCP
是否连接	无连接，减小开销和发送数据的延迟	面向连接，需要先握手
是否可靠	不可靠：尽最大努力交付，不需要维持复杂的连接状态表	可靠：无差错，不丢失不重复，按序到达
连接对象个数	支持一对一，多对一，一对多	只支持一对一（点对点）： 通信双方能在任何时候彼此发送数据，两端都设有发送缓存和接受缓存
传输方式	面向报文	面向字节流：把应用层交付的数据看作无结构的字节流
首部开销	8字节	20字节
场景	实时应用（IP电话，视频会议，直播等）	可靠传输（文件传输）

运行在TCP的协议：

• HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议），主要用于普通浏览。
• HTTPS（HTTP over SSL，安全超文本传输协议）,HTTP协议的安全版本。
• FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议），用于文件传输。
• POP3（Post Office Protocol, version 3，邮局协议），收邮件用。
• SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议），用来发送电子邮件，很多邮件服务器都是这个协议。
• TELNET（Teletype over the Network，网络电传），通过一个终端（terminal）登陆到网络。
• SSH（Secure Shell，用于替代安全性差的TELNET），用于加密安全登陆用。

运行在UDP的协议：

• DNS（Dynamic Name Service，域名服务），将主机名解析成IP地址。
• DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），动态配置IP地址。

3.1 TCP

（1）序号：seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。

（2）确认序号：ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，ack=seq+1。

（3）保留字段：供以后使用，暂时为0

（4）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：

• ACK：ACK=1时，确认号才有效，ACK=0时无效
• FIN：FIN=1时，表示发送端的数据已经发送完毕，释放连接。
• PSH(push)：PSH=1时，TCP会尽快交付给应用程序而不再等到缓存填满再交付。
• RST（reset）：RST=1时，表明连接中出现严重差错，应重新连接。
• SYN：SYN=1时，表示这是一个连接请求或连接接受报文。
• URG：当URG=1时，紧急指针（urgent pointer）有效。

（5）允许对方发送的数据量

3.2 UDP

注：伪首部

• 计算校验和需要在UDP数据报之前增加12字节的伪首部。
• 伪首部仅仅是为了计算校验和，不向下传送也不向上递交。
• 这样的校验和，既检查了UDP数据报，又对IP数据报的源IP地址和目的IP地址进行了检验。
• 伪首部供12个字节

4. TCP三次握手和四次挥手

一个TCP连接由一个4元组构成，分别是两个IP地址和两个端口号。

4.1 三次握手

三次握手的本质是确认通信双方收发数据的能力

第一次握手：测试客户端的发送能力和服务端的收件能力

第二次握手：客户端发送能力和服务端的收件能力得到肯定；开始测试客户端的收件能力和服务端的发件能力

第三次握手：客户端的收件能力和服务端的发件能力得到肯定。握手成功

 

第一步：客户向服务器：SYN=1（表示这是一个建立连接请求）,序号seq=x（随机）

第二步：服务器向客户：SYN=1，ACK=1，seq=y（随机），ack=x+1

第三步：客户向服务器：ACK=1，seq=x+1（第一次握手时发送报文是占据一个***的，所以这次seq就从x+1开始，需要注意的是不携带数据的ACK报文是不占据***的，所以后面第一次正式发送数据时seq还是x+1），ack=y+1

4.2 四次挥手

四次挥手的目的是关闭一个连接

比如客户端初始化的***ISA=100，服务端初始化的***ISA=300。TCP连接成功后客户端总共发送了1000个字节的数据，服务端在客户端发FIN报文前总共回复了2000个字节的数据。

第一步：客户向服务器：FIN=1（释放连接请求），seq=1101(100+1+1000，其中的1是建立连接时占的一个***)。需要注意的是客户端发出FIN报文段后只是不能发数据了，但是还可以正常收数据；另外FIN报文段即使不携带数据也要占据一个***。

第二步：服务器向客户：ACK=1（确认收到），ack=1102，seq=2300(300+2000)。此时服务端处于关闭等待状态，而不是立马给客户端发FIN报文，这个状态还要持续一段时间，因为服务端可能还有数据没发完。

第三步：服务器向客户：FIN=1，ACK=1，ack=1102，seq=2350(2300+50)。服务端将最后数据(比如50个字节)发送完毕后就向客户端发出连接释放报文

第四步：客户向服务器：ACK=1，，ack=2351，seq=1102。注意客户端发出确认报文后不是立马释放TCP连接，而是要经过2MSL(最长报文段寿命的2倍时长)后才释放TCP连接。而服务端一旦收到客户端发出的确认报文就会立马释放TCP连接，所以服务端结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

4.3 常见面试题

为什么TCP连接的时候是3次？4次不可以吗？

1.1 A发送 SYN + seq(X)给B

1.2 B回复 ACK + ack(X+1)，记录X到本地

1.3 B发送 SYN + seq(Y)给A

1.4 A回复 ACK +seq(X+1) + ack(y+1)，记录Y到本地

其中1.2和1.3可以合并为一步，四步冗余了。

为什么TCP连接的时候是3次？2次不可以吗？

1.1 A发送 SYN +seq(X)

1.2 B回复 SYN + seq(Y) + ack(X+1)

B无法知道A是否收到了，如果第二封丢失了，B认为连接已经开启，A认为没有开启并且不知道B的seq(Y)。所以需要A再给B回复确认自己已经收到。

三次握手丢包情况

第一个包丢失，B没收到：A会周期性超时重传，直到收到B的确认

第二个包丢失，A没收到：B会周期性超时重传，直到收到A的确认

第三个包丢失：A发完包会单方面认为连接建立，B却不知情

a.双方都没有数据发送：B会超时重传，直到收到A的确认

b.A有数据发送，B收到之后自动开启连接

c.B有数据发送：数据发送不了，因为B不知道是否建立连接。会一直超时重发第二个包直到收到连接建立的确认

如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？

TCP设有一个保活计时器，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。