七层架构：

  • 物理层：通信信道上原始比特流。网卡是这层
  • 数据链路层：物理寻址，同时将原始比特流转化为逻辑传输线路。比特数据组成了帧，交换机就是这层
  • 网络层：将网络地址翻译成对应的物流地址 路由器 IP协议
  • 传输层： 最重要的一层。接受上一层的协议，流量控制，在必要的时候把数据进行分割，并将这些数据交给网络层 TCP和UDP协议
  • 会话层：不同机器上的用户之间建立及管理回话
  • 表示层：信息的语法语义以及他们的关联，加密解密，转换翻译，压缩解压缩。
  • 应用层： http协议

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OSI 只是概念上的划分，是一个简单的标准，TCP/IP四层网络模型是具体实现。

OSI七层模型 TCP/IP概念层模型 功能 TCP/IP协议族
应用层 应用层 文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet
表示层 数据格式化，代码转化，数据加密
会话层 解除或建立与别的接点的联系
传输层 传输层 提供端对端的接口 TCP，UDP
网络层 网络层 为数据包选择路由 IP ，ICMP
数据链路层 链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能
物理层 以二进制数据形式在屋里媒体上传输数据

TCP / IP协议

TCP / IP协议定义

TCP/IP协议是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。不仅仅是指 TCP和IP这两个协议，而是指FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为TCP 和 IP 协议最具有代表性，所以被称为TCP/IP协议。

TCP/IP协议组成

TCP/IP模型分为四层（应用层，传输层，网络层，链路层）：

  1. 应用层
    1. 应用层是TCP/IP协议的第一层，直接为应用进程提供服务。不同的程序会根据自己的需求来使用应用层的不同协议。邮件用SMTP，万维网用HTTP，远程登陆服务用TELNET
    2. 应用层可以加密解密格式化数据
    3. 应用层可以建立或解除与其他接点的联系，这样可以充分节省网络资源。
  2. 传输层
  3. 网络层

在TCP/IP协议中，网络层可以进行网络连接的建立和终止以及IP地址的寻找等功能

  1. 链路层

在TCP/IP协议中，网络层位于第四层。由于网络接口层兼并了物理层和数据链路层，所以，网络接口层既是传输数据的物理媒介，也可以为网络层提供一条准确无误的线路。

ARP协议

ARP协议是地址解析协议，是根据IP地址获取MAC地址的一个网络协议。

应用层报文怎么传输到另一个应用层

应用层数据报文向外发送时，数据是由最上面的应用层向下一层层封装后发送给物理层；而接收数据时，数据是由物理层向上一层层解封后发给应用层。
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TCP三次握手

三次握手过程

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SYN: 发起一个新连接
seq: 序号
ACK: 确认序号有效

  1. 第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包到服务器（seq=x）,并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。
  2. 第二次握手：服务端收到SYN，必须确认客户的SYN(ack = x+1)，同时自己发送一个SYN，序号seq=y ，随后服务器进入SYN_RECV 状态。
  3. 第三次握手: 客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack = y+1),此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态。

为什么需要三次握手才能建立连接？

为了初始化Sequence Number

为什么要有最后一次ACK

客户端首先向服务器发送一个连接请求，但是可能这个连接请求走了远路，等了很长时间，服务器都没有收到，那么客户端可能会再次发送，此时服务器端收到并且回复SYN、ACK；在这个时候最先发送的那个连接请求到达服务器，那么服务器会回复一个SYN，ACK；但是客户端表示自己已经收到确认了，并不搭理这个回复，那么服务器可能陷入等待，如果这种情况多了，那么会导致服务器瘫痪，所以要发送第三个确认。

TCP四次挥手

四次挥手过程

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  1. 客户端发动停止连接报文，停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序号为seq=u(这个u就是前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1)，此时，客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
  2. 服务器收到释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack = u+1，并且带上自己的序号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。此时，服务器处于CLOSE-WAIT状态。
  3. 客户端收到服务器的确认请求之后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态，等待服务器发送连接释放报文(在这期间还要接受服务器发送的最后的数据)。
  4. 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1,由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LASK_ACK最后确认状态，等待客户端的确认。
  5. 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时的TCP连接还没有释放，必须经过2MSL(最长报文段寿命)的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
  6. 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间比客户端早一些。

四次挥手原因

TCP 协议是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式，这就意味着，当客户端发出FIN报文段时，只是表示客户端已经没有数据要发送了，但是，客户端还是可以接受来自服务端的数据。当服务端返回ACK报文段时，表示它已经知道客户端没有数据发送了，但是服务端还是可以发送数据到客户端，当服务端也发送了FIN报文段时，这个时候就表示服务端也没有数据要发送了。之后，彼此就会愉快的中断这次TCP连接。

简单的说，前两次挥手用于关闭一个方向的数据通道，后两次挥手用于关闭另外一个方向的数据通道。

TCP和UDP的区别

  • 连接: TCP是面向连接的传输层协议，即传输数据之前必须先建立好连接。UDP无连接。
  • 服务对象: TCP点对点的两点间服务，即一条TCP连接只能有两个端点。UDP支持一对一，一对多，多对多的交互通信。
  • 可靠性: TCP可靠交付，无差错，不丢失，不重复，按序到达。UDP尽最大努力交付，不保证可靠交付。
  • 拥塞控制: TCP有拥塞控制可流量控制保证数据传输的安全性，UDP没有拥塞控制，网络拥塞不会影响源主机的发送效率。
  • 报文长度: TCP动态报文长度，即TCP报文长度是根据接收方的窗口大小和当前网络拥塞情况决定的。UDP面向报文，不合并，不拆分，保留上面传下报文的边界。
  • 首部开销: TCP 首部开销大，首部20个字节，UDP首部开销小，8字节。
  • 试用场景: 数据完整性需要让位与通信实时性，则应该选择使用TCP协议，反之，应该使用UDP协议。

TCP中的缓存有什么用？

TCP缓存区是什么？每个socket被创建后，都会分配两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区。
TCP的发送缓冲区是用来缓存应用程序的数据，发送缓冲区的每个字节都有序列号，被应答确认的序列号对应的数据会从发送缓冲区删除掉。

TCP的滑动窗口

TCP使用滑动窗口做流量控制与乱序重排。