如题所述
什么是TCP呢?
由三个单词组成的Transport Control Protocol,字面理解是传输控制协议,可以理解为比特同学要想在网络泳池里游泳,那么他必须学习传输层控制技能,并且要掌握相应的动作——协议,他才能在畅游世界网络这个超大型游泳池。
TCP:一个传输层协议,提供Host-To-Host的可靠传输,支持全双工,是一个面向连接的协议。
TCP工作在传输层,它的上层是应用层,应用就是人们常用的微信、抖音、王者荣耀等服务工作的协议。两台不同的设备使用微信聊天,发送语音,需要实现Host-To-Host的数据通信,那么就可以直接调用TCP协议进行。
调用TCP通信时需要指定通信的端口,不同的端口对应不同应用,不同IP对应不同的主机,也就是不同的设备。这就涉及到网络地址—— IP地址 ,工作在网络层,当然TCP层只负责把对应的IP地址和端口传给网络层即可,具体业务由网络层来实现。
互联网层,即Network Layer ,提供地址和地址间的通信,只关注地址到地址Address-To-Address间通信,具体设备间通信由数据链路层实现,数据链路层关注MAC地址间通信,具体的物理设备,传输介质由物理层负责。
以上就是TCP/IP协议常用的层级分割,最终目的就是为Host-To-Host服务,实现应用到应用的通信服务。
什么是连接和会话呢?
连接事需要通信双方相互配合来实现的,是双方达成的一种即时的状态约定,保证通信双方都在线,都有能力为接下来的数据传输做出尽快的响应,我们称之为 连接 。
连接是网络行为状态的记录,既然连接需要双方共同努力,那么就需要双方都有一个对象来记忆当前传输的数据类型,对方的端口、已经传输了多少,效率怎么样等等一些关注点。
那么与之相关联的另一个名词 会话(Session) ,是什么意思呢,会话是应用的行为。大家每次用微信聊天时都会有一个窗口,用来发送信息,你来我往,这个窗口中会有很多条信息,我们称之为会话,当我们在会话进行中,连接一定是在通信状态的。聊一会,累了,退出微信了,但是一般我们不会删除我们的会话内容,这时会话还在,但是连接已经中断。
双工/单工问题
想想自己理解的是什么?
单工:任何时间,数据只能单向发送,单工至少需要一条线路
半全双工:某一时候可以双向发送数据,至少需要一条线路
全双工:任何时刻都可以双向发送数据,大于一条线路
这里线路不一定真实存在物理线路,可能采用模拟的形式实现
TCP是一个全双工协议,数据任何时刻都可以双向发送 ,这说明服务器和客户端可以根据需要选择任意时刻发送和接收信息,所以呢都可以被称为主机(Host)
可靠性的定义
TCP可以提供可靠性,那么可靠性具体的实现方式是什么呢?
可靠性指数据无损传输 。发送主机按照顺序发送数据,数据通过网络传输,收不同网络条件限制,数据不会按照发送时的顺序到达接收方,这时我们就需要一种算法来保证接收方可以还原出发送方的顺序。这里还有一个概念叫 多播 ,发送方同时发送给多个接收方信息,如果接收方中有一个接收到了这条信息,我们的可靠性就必须保证其他接收方也必须接收到相同的信息,这里我们不讨论多播。
TCP的握手和挥手
TCP是一个面向连接的连接的协议, 握手 是建立连接的过程, 挥手 是断开连接的过程。
TCP的基本操作
以上三种操作以后,另一方必须立即给发起方返回一个 ACK(Ackknowledgement) ,这是TCP保证可靠性的要求。如果一方不回复发送方ACK,发送方则认为接收方没有收到信息,会重新发送。
建立连接的过程-三次握手
三次握手的形成和TCP要求每次发送方发送信息以后,接收方必须返回ACK确认有直接的关系
上图描述了TCP建立连接的过程,分为6步:
TCP建立连接的过程如上,那么为什么是三次呢?
第二步服务端做准备,因为是首次收到发送数据请求,无需处理,可以立刻进入数据交互状态,所以可以立刻发送给客户端SYN,告诉客户端,我已准备好,所以第三步和第四步可以合并为一次握手——ACK-SYN,然后客户端回应ACK,连接建立完成
以上就是三次握手了
具体在数据交互过程,ACK和SYN等需要用标识位来标记,在实际应用中,我们一般使用1来表示开启,0表示关闭。
那么四次挥手为什么是四次呢,主要是因为,挥手时服务端收到FIN以后,不能马上回复FIN,因为自身还有任务没有处理完,所以上面所说的6步中,第3、4步就不能一起回复,只能先回复ACK,等自身任务处理完毕,才能告诉客户端,我已经准备好,可以关闭连接,这样就需要4次数据交互,如下图: