TCP学习-1

TCP学习（一）

• TCP只对含有数据的ACK进行确认【发端超时重传】；单独的ACK不会发送不会设置超时定时器

  • 因此TCP要考虑每个阶段中可能出现的ACK丢失的情况！！！

报文类型

• 通过头部的控制位（6bit）区分不同的报文类型：

  • SYN报文：用于建立连接，包含SYN标志 -> 需要占用一个序号；其中包含最大报文段长度信息，且该信息只能出现在SYN中
  • ACK报文：用于确认接收到的数据，包含ACK标志 -> 为1时，4Bytes的确认序号字段才有有用；连接一旦建立，该位总是被置为1
  • FIN报文：用于结束连接，包含FIN标志 -> 需要占用一个序号，发端完成发送任务
  • RST报文：用于重置连接，包含RST标志
  • PSH报文：用于推送数据，包含PSH标志 -> 接收方应尽快把这个报文段交给应用层
  • URG报文：用于紧急数据，包含URG标志
  • 数据报文：包含实际的数据，不包含任何控制位

• 连接建立、终止，超时处理过程中涉及到的报文，大多都是不带数据的报文【控制报文】

• 最大报文段长度（MSS）信息【首部可选项】，只能出现在SYN中；该信息是沟通双方可以协商确定的；为了不在IP层产生分片，MSS最大为1460（RFC以太网）

报文首部

• 序号：标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。是32bit的无符号数，序号到达2^32-1后又从0开始;
  • 那么该条报文数据字段包含的序号范围就是可以计算的了 -> 根据数据负载的长度

分片机制

• 注意IP层是有分片机制的
  • IP头部指示总长度的字段占16bits，因此IP报文最大长度为65535Bytes;
  • IP只有针对首部的校验和
• TCP也是有分片机制的：而且一般需要将TCP每帧报文长度控制在IP层MTU范围以内，防止产生IP层分片 -> √
  • TCP报文的长度有限制吗？有长度指示域嘛？ -> 首部没有长度指示位域
  • TCP的校验和覆盖首部和数据：且收端检测到校验和时，不会确认接收该报文，等待发端触发超时重传
  • 有IP层分片也可以，只是如果某个IP片丢失后，整个IP报文都会被丢弃，进而导致上层协议重传一整个丢失的报文
  • 如果使用上层的分片机制，可以将长数据报文分割成多个小的片段；当某一个小的片段丢失后，只需要重传那个丢失的分片报文就可以

IP层路由

• 需要注意主机IP地址由网络号，子网号和主机号组成，且主机号不能为0
  • 网络号，主要由A，B，C等几类地址而来
  • 子网号，针对每一个特定的网络号，可以划分为很多子网
  • 主机号，该子网内的所有真实主机的IP

IP层从某个网络接口接收到报文

• 如果该IP报文的目的地址为本机IP地址之一【本机可能有多个IP地址】或者为IP广播地址，则将该IP报文上传给由IP首部协议字段指定的上层协议模块进行处理
• 否则，
  • 如果机器没有IP路由功能，则将该IP报文丢弃
  • 如果该机器开启了IP路由功能，则对报文进行转发【类似于本机器发出IP报文】
• 匹配路由表顺序【IP报文的目的地址与路由表的目的地址字段】：
  • 全匹配：
  • 网段匹配：
  • 默认条目
• 如果以上都不能匹配成功，那么数据包就不能被传送：
  • 如果该数据报是本机发送的，那么一般IP层会向发送该数据报的上层应用通知：“主机不可达”或者“网络不可达”

路由表内容

• 目的IP地址：可以为主机地址，也可以为网络地址【网段地址】
• 下一跳路由器【有直接网口相连的主机】的IP地址：
• 标志：1. 目的地址是网络地址还是主机地址；2. 下一跳为路由器，还是有直接网口相连的主机
• 为数据报的发送指定一个网络接口【卡】，即数据报文将从本机的哪一个网络接口发送出去

RST报文使用场景

• 到不存在端口的连接请求
• 异常终止一个连接：可以发送RST而不是FIN来中途释放一个连接
• 检测半打开连接