《TCP/IP详解卷1:协议》第17、18章 TCP:传输控制协议(1)-读书笔记

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《TCP/IP详解卷1:协议》第19章 TCP的交互数据流-读书笔记


 

第17章 TCP:传输控制协议

1、TCP服务

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

(1)面向连接

两个使用TCP的应用(通常是一个客户和一个服务器)在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。过程与打电话相似,先拨号振铃,等待对方摘机说“喂”,然后才说明是谁。

说明:在一个TCP连接中,仅有两方彼此进行通信。广播和多播不能用于TCP

(2)可靠性

TCP通过下列方式来提供可靠性:

1)应用数据被分割成T C P认为最适合发送的数据块。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段。

注意:对于UDP,应用程序产生的数据报长度将保持不变。

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将保持它的首部和数据检验和。这是一个端到端的检验和,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)因为TCP报文段是作为IP数据报来传输的,而IP数据报的到达可能会失序,所以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)因为IP数据报会发生重复,所以TCP的接收端必须丢弃重复的数据。

7)TCP提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲区。TCP的接收端只允许另一端发送其缓冲区所能接纳的数据。可防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

说明:

1)两个应用程序通过TCP连接交换8 bit构成的字节流。TCP不在字节流中插入记录标识符。将这称为字节流服务。

2)假设一方的应用程序先传10字节,又传20字节,再传50字节,连接的另一方将无法了解发方每次发送了多少字节。收方可以分4次接收这80个字节,每次接收20字节。

3)TCP对字节流的内容不作任何解释,它不知道传输的数据字节流是二进制数据、ASCII字符、EBCDIC字符或其他类型数据。由TCP双方的应用层对字节流进行解释。

 

2、TCP首部

TCP数据被封装在一个IP数据报中,如图17-1所示。

图17-2显示TCP首部的数据格式。如果不计选项字段,它通常是20个字节

TCP首部字段说明:

(1)TCP段包含的源端和目的端端口号,是用于寻找发端和收端应用进程

说明:源端和目的端端口号加上源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。

(2)序号用来标识从TCP发端向收端发送的数据字节流。如果将字节流看作是在两个应用程序间的单向流动,则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32 bit的无符号数,到达2^32-1后又从0开始。

说明:TCP为应用层提供全双工服务。这意味着数据能在两个方向上独立进行传输。所以,连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

(3)当建立一个新的连接时,SYN标志置1。

(4)因为每个传输的字节都被计数,确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号,即确认序号是上次已成功收到数据字节序号加1。

注意:只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。

(5)发送ACK无需任何代价,因为32 bit的确认序号字段和ACK标志一样,总是TCP首部的一部分。因此,一旦一个连接建立起来,这个字段总是被设置,ACK标志也总是被设置为1。

(6)首部长度给出首部中32 bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4 bit,因此TCP最多有60字节的首部(32bit*(2^4-1))。如果没有选项字段,正常的长度是20字节。

(7)TCP首部中有6个标志比特,它们中的多个可同时被设置为1。含义为:

1)URG 紧急指针有效。

2)ACK 确认序号有效。

3)PSH 接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。

4)RST 重建连接。

5)SYN 同步序号用来发起一个连接。

6)FIN 发端完成发送任务。

(8)TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数,起始于确认序号字段指明的值,这个值是接收端期望接收的字节。窗口大小是一个16 bit字段,因而窗口大小最大为65535字节。

(9)检验和覆盖了整个TCP报文段包括TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段,一定是由发端计算和存储,并由收端进行验证。

说明:TCP检验和的计算与UDP检验和的计算相似,使用一个伪首部。

(10)只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量,和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

(11)最常见的选项字段是最长报文大小,又称为MSS (Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段(为建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。

(12)TCP报文段中的数据部分是可选的。例如:一个连接建立和终止时,双方交换的报文段仅有TCP首部。在处理超时的许多情况中,也会发送不带任何数据的报文段。

 

小结:

(1)TCP提供了一种可靠的面向连接的字节流运输层服务。

(2)TCP将用户数据打包构成报文段;它发送数据后启动一个定时器;另一端对收到的数据进行确认,对失序的数据重新排序,丢弃重复数据;TCP提供端到端的流量控制,并计算和验证一个强制性的端到端检验和。

(3)许多流行的应用程序如Telnet、Rlogin、FTP和SMTP都使用TCP。


 

第18章 TCP连接的建立与终止

1、引言

TCP是一个面向连接的协议。无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。

2、连接的建立与终止

(1)建立连接协议

如果18-3所示,为了建立一条TCP连接:

1)请求端(客户)发送一个SYN段指明客户打算连接的服务器的端口,以及初始序号(ISN,例子中为1415531521),如报文1。

2)服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段(报文段2)作为应答。同时,将确认序号设置为客户的ISN加1以对客户的SYN报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。

3)客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认(报文段3)。

这三个报文段完成连接的建立,这个过程也称为三次握手

说明:

1)发送第一个SYN的一端将执行主动打开,接收这个SYN并发回下一个SYN的另一端执行被动打开。

2)当一端为建立连接而发送它的SYN时,它为连接选择一个初始序号。ISN随时间而变化,因此每个连接都将具有不同的ISN。

(2)终止连接

终止一个连接要经过4次握手。这是由TCP的半关闭造成的。

说明:

1)因为TCP是全双工的(数据在两个方向上能同时传递),因此每个方向必须单独进行关闭。原则是:当一方完成它的数据发送任务后发送一个FIN来终止这个方向连接。当一端收到一个FIN时,它必须通知应用层另一端已经终止了那个方向的数据传送。

注意:发送FIN通常是应用层进行关闭的结果。

2)收到一个FIN只意味着在这一方向上没有数据流动。

注意:一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据,这对利用半关闭的应用来说是可能的,尽管在实际应用中只有很少的TCP应用程序这样做。

图18-4显示了终止一个连接的典型握手顺序。

发送FIN将导致应用程序关闭它们的连接,这些FIN的ACK是由TCP软件自动产生的。


 

说明:上面内容包括《TCP/IP详解卷1:协议》第17章内容以及18章的一点内容(TCP连接的建立与终止),18章还有部分内容分析各种连接问题,内容较多,明天才能总结出来。

posted @ 2015-04-22 21:58  QingLiXueShi  阅读(3728)  评论(0编辑  收藏  举报