Blog.011 传输层协议详解

本章目录

 

 

 

1. 传输层协议的分类
2. TCP协议
　　2.1 TCP协议的概念
　　2.2 TCP报文段
3. TCP连接
　　3.1 TCP建立连接·三次握手
　　3.2 TCP断开连接·四次挥手
　　3.3 TCP半关闭、半连接、半打开的概念
4.常用的TCP端口号及其功能
5. UDP协议
　　5.1 UDP协议的概念
　　5.2 UDP报文的首部格式
6. 常用的UDP端口号及其功能

 

 

 

1.传输层协议的分类

　　　　传输层是一种只有主机才拥有的层次，使用网络层的服务为应用层提供通信服务。传输层提供进程与进程之间的通信，有两种协议：

　　　　（1）TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议；
　　　　（2）UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议。

2. TCP协议

　　2.1 TCP协议的概念

　　　　（1）TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议；
　　　　（2）TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输；

　　2.2 TCP报文段

 

　　　　（1）TCP将若干个字节构成一个分组，叫报文段（Segment）；
　　　　（2）TCP报文段封装在IP数据报中。

 

• 序号：发送端为每个字节进行编号，便于接收端正确重组；
• 确认号：用于确认发送端的信息；
• 窗口大小：用于说明本地可接受数据段的数目，窗口大小是可变的；
• SYN：同步序号位，TCP需要建立连接时将该值设为1；
• ACK：确认序号位，当该位为1时，用于确认发送方的数据；
• FIN：当TCP断开连接时该位为1。

3. TCP连接

　　3.1 TCP建立连接·三次握手★★★

 

• 第一次握手：PC1 给 PC2 发一个 SYN 报文。
• 首部的同步位SYN=1，初始序号seq=x，SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号。
• 第二次握手：PC2 收到 PC1 的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，同时会把 PC1 的 ISN + 1 作为ACK 的值，表示自己已经收到了 PC1 的 SYN。
  
• 在确认报文段中SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，初始序号seq=y。
• 第三次握手：PC1 收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把 PC2 的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了 PC2 的 SYN 报文。
  
• 确认报文段ACK=1，确认号ack=y+1，序号seq=x+1（初始为seq=x，第二个报文段所以要+1），ACK报文段可以携带数据，不携带数据则不消耗序号。

　　3.2 TCP断开连接·四次挥手★★★

 

• 第一次挥手：PC1 发送一个 FIN 报文。
• 即发出连接释放报文段（FIN=1），并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，等待 PC2 的确认。
• 第二次挥手：PC2 收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，表明已经收到 PC1 的报文了。
• 即 PC2 收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1），此时的 TCP 处于半关闭状态，PC1 到 PC2 的连接释放。PC1 收到 PC2 的确认后，等待 PC2 发出的连接释放报文段。
• 第三次挥手：如果 PC2 也想断开连接了，和 PC1 的第一次挥手一样，发送 FIN 报文。
• 即 PC2 没有要向 PC1 发出的数据，PC2 发出连接释放报文段（FIN=1，ACK=1），等待 PC1 的确认。
• 第四次挥手：PC1 收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，需要过一阵子以确保 PC2 收到自己的 ACK 报文之后才会关闭连接，待 PC2 收到 ACK 报文之后，关闭连接。

 

　　3.3 TCP半连接、半关闭、半打开的概念

　　　　（1）半关闭：当TCP链接中A向B发送FIN请求关闭，另一端B回应ACK之后，并没有立即发送FIN给A，A处于半连接（半开关）状态，此时A可以接收B发送的数据，但是A已经不能再向B发送数据。
　　　　（2）半连接：发生在TCP三次握手中，如果A向B发起链接，B也按照正常情况响应了，但是A不进行三次握手，这就是半连接。

• 半连接攻击（SYN攻击）：半连接会造成B分配的内存资源就一直这么耗着，直到资源耗尽。

　　　　（3）如果一方关闭或者异常关闭（断电、断网），而另一方并不知情，这样的连接称之为半打开。处于半打开的连接，如果双方不进行数据通信，是发现不了问题的，只有在通信真正察觉到这个连接已经处于半打开状态，如果双方不传输数据的话，仍处于连接状态的一方就不会检测另外一方已经出现异常。

• 解决方法：引入心跳机制就可以察觉半打开。如果需要发数据的状态下，一方收到以后发现此连接并不存在，就会恢复RST包告知，即重新建立连接。

 

 4. 常用的TCP端口号及其功能★★★

 

端口	协议	说明
21	FTP	FTP服务器所开放的控制端口
23	TELNET	用于远程登录，可以远程控制管理目标计算机
25	SMTP	SMTP服务器开放的端口，用于发送邮件
80	HTTP	超文本传输协议
110	POP3	用于邮件的接收

 

5. UDP协议

　　　　Internet 协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。

　　5.1 UDP协议的概念 

　　　　（1）无连接、不可靠的传输协议
　　　　（2）花费的开销小

　　5.2 UDP报文的首部格式

 

　　　　（1）源端口号：表示发送端端口号，字段长为16位。没有源端口时该字段的值为0，可用于不需要返回值的通信中。
　　　　（2）目标端口号：表示接收端端口号，字段长度为16位。4
　　　　（3）UDP长度：该字段保存了UDP首部的长度跟数据的长度之和。
　　　　（4）校验和：校验和是为了提供可靠的UDP首部和数据而设计的。

 

6.常用的UDP端口号及其功能★★★

 

 

端口	协议	说明
69	TFTP	简单文件传输协议
111	RPC	远程过程调用
123	NTP	网络时间协议