1.UDP

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议,进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报,并组装成一份待发送的IP数据报。这与面向流字符的协议不同,如TCP,应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。UDP不提供可靠性:它把应用程序传给IP层的数据发送出去,但是并不保证它们能到达目的地。由于缺乏可靠性,我们似乎觉得要避免使用UDP而使用一种可靠协议如TCP。

计算机网路 - 图1

2.UDP首部

udp首部.png
UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为8字节(发送一份0字节的UDP数据报是OK)。这个UDP长度是有冗余的。IP数据报长度指的是数据报全长(图3-1),因此UDP数据报长度是全长减去IP首部的长度.

3.Udp校验和

udp校验和.png

4.ip分片

5.icmp

6.udp和ARP

7.最大UDP数据长度

8.TCP

尽管TCP和UDP都使用相同的网络层(IP),TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务。TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。

9.TCP可靠性

  1. 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同,应用程序产生的数据报长度将保持不变。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段(segment)。
  2. 当TCP发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,将重发这个报文段。
  3. 当TCP收到发自TCP连接另一端的数据,它将发送一个确认。这个确认不是立即发送,通常将推迟几分之一秒。
  4. TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错,TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段(希望发端超时并重发)。
  5. 既然TCP报文段作为IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会失序,因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要,TCP将对收到的数据进行重新排序,将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
  6. 既然IP数据报会发生重复,TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
  7. TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

    10.TCP首部

    tcp头部.png
    计算机网路 - 图5

11TCP连接建立与终止

三次握手.png

12.最大报文长度

最大报文段长度(MSS)表示TCP传往另一端的最大块数据的长度。当一个连接建立时,连接的双方都要通告各自的MSS。我们已经见过MSS都是1024。这导致IP数据报通常是40字节长:20字节的TCP首部和20字节的IP首部。

13.TCP半开

14.TCP状态变迁图

tcp状态变迁图.png

15.2msl 等待状态

TIME_WAIT状态也称为2MSL等待状态。每个具体TCP实现必须选择一个报文段最大生存时间MSL(Maximum Segment Lifetime)。它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。我们知道这个时间是有限的,因为TCP报文段以IP数据报在网络内传输,而IP数据报则有限制其生存时间的TTL字段。
RFC 793 [Postel 1981c]指出MSL为2分钟。然而,实现中的常用值是30秒,1分钟,或2分钟。
从第8章我们知道在实际应用中,对IP数据报TTL的限制是基于跳数,而不是定时器。
对一个具体实现所给定的MSL值,处理的原则是:当TCP执行一个主动关闭,并发回最后一个ACK,该连接必须在TIME_WAIT状态停留的时间为2倍的MSL。这样可让TCP再次发送最后的ACK以防这个ACK丢失(另一端超时并重发最后的FIN)。
这种2MSL等待的另一个结果是这个TCP连接在2MSL等待期间,定义这个连接的插口(客户的IP地址和端口号,服务器的IP地址和端口号)不能再被使用。这个连接只能在2MSL结束后才能再被使用。
遗憾的是,大多数TCP实现(如伯克利版)强加了更为严格的限制。在2MSL等待期间,插口中使用的本地端口在默认情况下不能再被使用。我们将在下面看到这个限制的例子。
某些实现和API提供了一种避开这个限制的方法。使用插口API时,可说明其中的SO_REUSEADDR选项。它将让调用者对处于2MSL等待的本地端口进行赋值,但我们将看到TCP原则上仍将避免使用仍处于2MSL连接中的端口。
在连接处于2MSL等待时,任何迟到的报文段将被丢弃。因为处于2MSL等待的、由该插口对(socket pair)定义的连接在这段时间内不能被再用,因此当要建立一个有效的连接时,来自该连接的一个较早替身(incarnation)的迟到报文段作为新连接的一部分不可能不被曲解(一个连接由一个插口对来定义。一个连接的新的实例(instance)称为该连接的替身)。