TCP协议和封装过程

TCP/UDP协议,TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（Datagram）。TCP协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头，包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式。IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己要去的地方，如果传输过程中出现数据丢失、失真等情况，TCP协议会自动要求数据重传。,TCP/IP协议体系概述,TCP/IP的分层及基本工作原理,TCP/IP协议族是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统。,TCP/IP协议体系,应用层（ApplicationLayer）：包含各种网络应用协议。如HTTP、FTP、telnet、SMTP、DNS、SNMP等。传输层（TransportLayer）：负责在源主机和目的主机的应用程序间建立、管理、关闭一种可靠而又有效的端到端连接，主要有TCP和UDP两个传输协议。网络层（InternetLayer）：负责将分组独立地从信源传送到信宿，主要解决路由选择、拥塞控制和网络互联等问题，如最重要的协议IP。链路层（NetworkAccessLayer）：负责将IP分组封装成适合在物理网络上传输的帧格式并传输；或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP分组交给网络层。,网络层协议,1、网际协议（IP）：主要负责在主机之间寻址和选择数据包的路由。IP协议不含错误恢复的编码,属于不可靠的协议。,IP数据报格式,1、传输控制协议TCP：TCP将数据分成数据报，用能够到达目的地的路径信息连行包装,接收端则将这些数据进行重组。它提供可靠的、面向连接的数据报传递服务。TCP协议位于IP协议上层，为数据提供错误校验，流量控制及序列信息用以补充IP协议的不足。,传输层协议,1、传输控制协议TCP：TCP是面向连接的协议。所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。面向连接服务具有：连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时是按序传送的。,传输层协议,TCP数据报格式,TCP数据封装示意图,TCP连接建立（三次握手）,发送SYN信息(序号=x),接收SYN信息(序号=x),发送ACK信息(确认号=y+1),主机A,主机B,接收SYN信息(序号=y,确认号=x+1),发送SYN信息(序号=y,确认号=x+1),接收ACK信息(确认号=y+1),TCP数据传输,1、从上层应用程序接收数据TCP从应用程序接收数据，将数据封装在一个报文段中（含有第一个数据字节的流编号），然后交给IP。2、定时器超时超时后，TCP重传超时报文，然后，重启定时器。3、收到ACK收到ACK后，将确认报文中确认号与发送方的SendBase（最早未被确认的字节序号）比较。TCP采取累积确认，所以确认号之前的字节都被接收方收到。当确认号SendBase时，则该ACK是在确认一个或多个先前未被确认的报文段，此时发送方更新SendBase的值如果当前有未被确认的报文段，TCP重启定时器,1、由于确认丢失而重传,如上图所示，B发送给A的ACK丢失，引起了主机A的重传，B在接收到重传数据报后根据序号得知这是重传报文，于是丢弃该报文，向A发送ACK。,2、连续发送的报文段的ACK延迟,A连续向B发送了两个报文段，但是他们的ACK都延迟了，导致定时器超时，于是最早的未被确认的报文段92被重传，接着他们的ACK到达，它们就不会被再次重传，A收到确认后，就会将SendBase后移，并重启定时器。,3、累积确认避免先前报文段重传,如上图所示，B发送给A的ACK丢失，引起了主机A的重传，B在接收到重传数据报后根据序号得知这是重传报文，于是丢弃该报文，向A发送ACK。,TCP快速重传机制,当一个报文段丢失时，会等待一定的超时周期然后才重传分组，增加了端到端的时延。,当一个报文段丢失时，在其等待超时的过程中，可能会出现这种情况：其后的报文段已经被接收端接收但却迟迟得不到确认，发送端会认为也丢失了，从而引起不必要的重传，既浪费资源也浪费时间。,问题：,假设两台网络浏览器正在同一台计算机上运行,正在访问同一个网站(换句话说,访问同一个端口上的相同IP地址).操作系统如何识别哪个数据包来自哪个程序？每个程序在TCP头中都有唯一的id字段吗？如果是这样,那叫什么字段？,TCP连接断开（四次握手）,发送FIN,接收FIN,发送FIN的ACK,主机A,主机B,接收FIN的ACK,发送FIN的ACK,接收FIN的ACK,发送FIN,接收FIN,状态迁移,2、用户数据报协议UDP：UDP是无连接的服务。在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需先建立好一个连接。无连接服务的另一特征就是它不需要通信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态）。当发送端的实体正在进行发送时，它才必须是活跃的。优点是灵活方便和比较