TCP是一个十分复杂的协议,通过前面几篇文章只涉及了TCP协议中一些基本的概念。

虽然说都是一些TCP最基本的概念,但是试验过程中一直在踩坑,例如:TCP flag设置错误,seq、ack号没有计算正确,TCP状态变迁错误等等。

通过Pcap.Net真正实验一下才发现了很多TCP协议中要注意的细节,例如:Ack、Seq号的计算,EthernetLayer、IpV4Layer 、TcpLayer的层层包装,不同TCP flags的含义等等。

TCP中还有很多重要的内容,先做个记录,后面再深入了解。

  • 往返时间测量
  • 滑动窗口
  • 拥塞避免算法
    • 慢启动
    • 快速重传和快速恢复算法

文章索引

动手学习TCP: 环境搭建

动手学习TCP:TCP连接建立与终止

动手学习TCP:客户端状态变迁

动手学习TCP:服务端状态变迁

动手学习TCP:TCP特殊状态

动手学习TCP:数据传输

动手学习TCP:4种定时器

简单总结

下面就对前面几篇文章中涉及到的TCP知识的进行简单的汇总。

TCP首部

  • 在TCP首部中没有源和目标的IP、MAC地址(IP和MAC地址分别是网络层和链路层首部的信息),只有源和目标的端口
  • Sequence Number是包的序号,网络层(IP层)的传输是不可靠的,可能产生包乱序,所以这个需要可以解决网络包乱序的问题
  • Acknowledgement Number用来确认收到数据包的确认序号,为TCP的传输提供了可靠性保证
  • TCP Flags包括了8个bit,通过对这些bit的设置,可以代表不同类型的TCP数据包

TCP连接建立和终止

三次握手

  • 连接建立发起端发送[SYN]包,该端将主动打开(active open)
  • 接收端将发送[SYN, ACK]包,该端将被动打开(passive open),ACK标志表示对收到的[SYN]包的确认
  • 连接建立发起端发送[ACK]包确认[SYN, ACK]包

四次挥手

  • 连接终止端(client)发送[FIN, ACK] 包,关闭client到server方向的数据发送通路
  • server端发送[ACK]包来确认来自client的[FIN, ACK] 包
  • server端发送[FIN, ACK] 包,关闭server到client方向的数据发送通路
  • client端发送[ACK]包来确认来自server的[FIN, ACK] 包,到此TCP连接关闭
TCP状态机

网络上的传输是没有连接的,包括TCP也是一样的。TCP所谓的"连接",其实是在通讯的双方维护一个"连接状态",让它看上去好像有连接一样。

TCP状态机的全部11种状态中:

  • 客户端特有的状态:SYN_SENT、FIN_WAIT_1、FIN_WAIT_2、CLOSING、TIME_WAIT 。
  • 服务端特有的状态:LISTEN、SYN_RCVD、CLOSE_WAIT、LAST_ACK 。
  • 共有的状态:CLOSED、ESTABLISHED

客户端状态变迁

From State

To State

Recv Packet

Send Packet

CLOSED

SYN_SENT

-

[SYN]

SYN_SENT

ESTABLISHED

[SYN, ACK]

[ACK]

ESTABLISHED

FIN_WAIT_1

-

[FIN, ACK]

FIN_WAIT_1

FIN_WAIT_2

[ACK]

-

FIN_WAIT_2

TIME_WAIT

[FIN, ACK]

[ACK]

TIME_WAIT

CLOSED

-

-

服务器状态变迁

From State

To State

Recv Packet

Send Packet

CLOSED

LISTEN

-

-

LISTEN

SYN_RCVD

[SYN]

[SYN, ACK]

SYN_RCVD

ESTABLISHED

[ACK]

-

ESTABLISHED

CLOSE_WAIT

[FIN, ACK]

[ACK]

CLOSE_WAIT

LAST_ACK

-

[FIN, ACK]

LAST_ACK

CLOSED

[ACK]

-

连接建立超时和SYN_RCVD

当服务端收到客户端的TCP连接请求后,会发送[SYN, ACK]包,进入SYN_RCVD状态。如果没有收到客户端的确认,服务器会尝试重传,并保持SYN_RCVD状态一段时间(通常是30秒到2分钟)。

由于服务端的SYN_RCVD状态,就有了SYN Flood攻击。所谓的SYN Flood攻击就是,恶意的客户端给服务端发了一个SYN后,就下线了,通过这种方式来消耗服务器资源。

TIME_WAIT和2MSL

TIME_WAIT状态也称为2MSL(Maximum Segment Lifetime)等待状态,当TCP的一端进入TIME_WAIT状态后,所产生的效果就是该端口在2MSL这段时间中不能被再次使用。

复位报文段

TCP首部的RST位是用于复位的。一般无论合适一个报文端发往相关的连接出现错误,TCP都会发出一个复位报文段。主要使用:

  • 访问不存在的端口的连接请求
  • 异常终止一个连接
最大报文段长度MSS

最大报文段长度表示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。

一般,如果没有分段发生,MSS还是越大越好。报文段越大允许每个报文段传送的数据越多,相对IP和TCP首部有更高的网络利用率。当TCP发送一个SYN时,它能将MSS值设置为外出接口的MTU长度减去IP首部和TCP首部长度。对于以太网,MSS值可达1460。如果目的地址为非本地的,MSS值通常默认为536,是否本地主要通过网络号区分。

MTU

以太网和802.3对数据帧的长度都有一个限制,最大值分别是1500和1492个字节。链路层的这个指标称作MTU(注意MTU是链路层的概念),不同类型的网络大多数都有一个上限。

如果网络层(IP层)有一个数据报需要传输,且数据的长度比链路层的 MTU还大,那么网络层(IP层)就要进行分片(fragmentation),把数据报分成若干片,保证每一个分片都小于MTU;目的端的网络层(IP层)会对收到的分片进行重新组装。

TCP的半关闭

TCP提供了连接的一端在结束它的发送后还能接收来自另一端数据的能力,这就是TCP的半关闭。

客户端发送FIN,另一端发送对这个FIN的ACK报文段。当收到半关闭的一端在完成它的数据传送后,才发送FIN关闭这个方向的连接,客户端再对这个FIN确认,这个连接才彻底关闭。

对于每个TCP连接,TCP管理4个不同的定时器

  • 重传定时器使用于当希望收到另一端的确认。
  • 坚持定时器(persist)使窗口大小信息保持不断流动,即使另一端关闭了其接收窗口。
  • 保活定时器(keepalive)可检测到一个空闲连接的另一端何时崩溃或重启。
  • 2MSL定时器测量一个连接处于TIME_WAIT状态的时间。

TCP keepalive和HTTP HTTP Keep-Alive

  • HTTP协议的Keep-Alive意图在于连接复用,防止过多频繁的端连接造成TCP连接资源浪费
  • TCP的keepalive机制在于保活、心跳,检测连接错误

动手学习TCP:总结和索引的更多相关文章

  1. 动手学习TCP:TCP特殊状态

    前面两篇文章介绍了TCP状态变迁,以及通过实验演示了客户端和服务端的正常状态变迁. 下面就来看看TCP状态变迁过程中的几个特殊状态. SYN_RCVD 在TCP连接建立的过程中,当服务端接收到[SYN ...

  2. 动手学习TCP:数据传输

    前面的文章介绍了TCP状态变迁,以及TCP状态变迁图中的一些特殊状态. 本文主要看看TCP数据传输过程中需要了解的一些重要点: MSS(Maximum Segment Size) Seq号和Ack号的 ...

  3. 动手学习TCP:4种定时器

    上一篇中介绍了TCP数据传输中涉及的一些基本知识点.本文让我们看看TCP中的4种定时器. TCP定时器 对于每个TCP连接,TCP管理4个不同的定时器,下面看看对4种定时器的简单介绍. 重传定时器使用 ...

  4. 动手学习TCP:数据传输(转)

    前面的文章介绍了TCP状态变迁,以及TCP状态变迁图中的一些特殊状态. 本文主要看看TCP数据传输过程中需要了解的一些重要点: MSS(Maximum Segment Size) Seq号和Ack号的 ...

  5. 动手学习TCP: 环境搭建

    前一段时间通过Wireshark抓包,定位了一个客户端和服务器之间数据传输的问题.最近就抽空看了看<TCP/IP详解 卷1>中关于TCP的部分,书中用了很多例子展示了TCP/IP协议中的一 ...

  6. 动手学习TCP:TCP连接建立与终止

    TCP是一个面向连接的协议,任何一方在发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接.所以,本文就主要看看TCP连接的建立和终止. 在开始介绍TCP连接之前,先来看看TCP数据包的首部,首部里面有很多重 ...

  7. 动手学习TCP:客户端状态变迁

    上一篇文章中介绍了TCP连接的建立和终止. 通过实际操作了解到,在TCP协议工作过程中,客户端和服务端都会接收或者发送特定标志的TCP数据包,然后进入不同的状态. 也就是说,TCP协议就是一个包含多种 ...

  8. 动手学习TCP:服务端状态变迁

    上一篇文章介绍了TCP状态机,并且通过实验了解了TCP客户端正常的状态变迁过程. 那么,本篇文章就一起看看TCP服务端的正常状态变迁过程 服务端状态变迁 根据上一篇文章中的TCP状态变迁图,可以得到服 ...

  9. Mysql数据库学习笔记之数据库索引(index)

    什么是索引: SQL索引有两种,聚集索引和非聚集索引,索引主要目的是提高了SQL Server系统的性能,加快数据的查询速度与减少系统的响应时间. 聚集索引:该索引中键值的逻辑顺序决定了表中相应行的物 ...

随机推荐

  1. Webform(分页与组合查询配合使用)

    1.封装实体类 2.写查询方法 //SubjectData类 public List<Subject> Select(string name) { List<Subject> ...

  2. ScrollReveal.js – 帮助你实现超炫的元素运动效果

    ScrollReveal.js 用于创建和管理元素进入可视区域时的动画效果,帮助你的网站增加吸引力.只需要给元素增加 data-scrollreveal 属性,当元素进入可视区域的时候会自动被触发设置 ...

  3. IOS5中的Safari不兼容Javascript中的Date问题,做下笔录吧!奶奶的,折腾我半天!

    在做Mobile终端的Website开发中,我遇到一个很懊恼的问题. 在IOS5以上版本(不包含IOS5)中的Safari浏览器能正确解释出Javascript中的 new Date('2013-10 ...

  4. CSS学习总结(二)

    一.id及class选择符 id和class的名称是由用户自定义的.id号可以唯一地标识html元素,为元素指定样式.id选择符以#来定义. 1.id选择符   注:在网页中,每个id名只能是唯一不重 ...

  5. R语言学习

    1.清屏 Ctrl + L 2.退出 q() 3.设置工作空间 getwd() setwd('D:\\Program Files\\RStudio\\workspace') 4.显档当前工作目录下的文 ...

  6. select count(*)和select count(1)

    一般情况下,Select Count (*)和Select Count(1)两着返回结果是一样的 假如表沒有主键(Primary key), 那么count(1)比count(*)快, 如果有主键的話 ...

  7. xmpp整理笔记:用户网络连接及好友的管理

    xmpp中的用户连接模块包括用户的上线与下线信息展现,用户登录,用户的注册: 好友模块包括好友的添加,好友的删除,好友列表的展示. 在xmpp中 负责数据传输的类是xmppStream,开发的过程中, ...

  8. sqlite原子提交原理

    英文地址 文章参考 简介 支持事务的数据库系统如sqlite的一个重要特性是原子提交(atomic commit).也就是在一个事务中进行的对数据库的写操作要么全部执行,要么全部不执行.看起来像是对数 ...

  9. android中Post方式发送HTTP请求

    Post方式比Get方式要复杂一点,因为该方式需要将请求的参数放在http请求的正文中,所以需要构造请求体. 步骤: 1.构造URL URL url = new URL(PATH); 2.设置连接 H ...

  10. iOS 设备标识

    //UUID    NSLog(@"-=-=-=-=-=-=-=-==-=-==qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq:::::::::::%@", [[NSUUID UU ...