传输层协议介绍_IT分享知识网

定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。
传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。
网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

二、传输层协议 TCP和UDP协议

面向连接网络协议，是指通信双方之间在进行通信之前要先建立连接。比如打电话，双方通话前需要先建立连接。等数据发送结束后，双方再断开连接。
无连接网络协议，是指通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包送到网络线路上，由系统自主选定路线进行传输。比如发送信息。

2.1、UDP协议

User Data Protocol用户数据报协议

UDP协议是无连接、不保证可靠性的传输层协议。发送端不关心发送的数据是否到达目标主机、数据是否出错等，收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障。传输数据速度更快，效率更高。

2.2、TCP协议

TCP是面向连接的、在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接，可靠的进程到进程通信的协议。TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输，每一个TCP都有发送缓存和接收缓存，用来临时存储数据。

因为先建立连接所以三次握手和四次挥手是围绕传输层TCP协议来讲的。

2.3、总结下TCP与UDP的不同

TCP 协议传输更加稳定可靠，UDP 协议传输效率更高。

这两个协议各有特点，在实际应用中，根据实际应用的需要，选择不同的传输层协议

三、TCP报文段格式

TCP全称传输控制协议，必须对数据的传输进行控制。

字段名称	长度（位）	描述
源端口号	16	表示数据从哪个进程来
目的端口号	16	表示数据要到哪个进程去
序号	32	seq，发送端为每个字节进行编号，便于接收端正确重组，序号可以保证传输信息的有效性
确认序号	32	每一个ACK对应这一个确认号，它指明下一个期待收到的字节序号，表明该序号之前的所有数据已经正确无误的收到。确认号只有当ACK标志为1时才有效。比如建立连接时，SYN报文的ACK标志位为0。如确认号是x，就是表示前X-1个数据段都已经收到。
4位首部长度（数据偏移）	4	表示TCP头部有多少个32位bit（有多少个4字节）根据该部分可以将TCP报头和有效载荷分离
6位标志位（控制位）	6	URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN
URG	1	紧急位，紧急指针是否有效
ACK	1	确认位，确认号是否有效
PSH	1	急迫位，提示接收端应用程序立即将数据拿走
RST	1	重置位，处理异常连接，要求重新建立连接
SYN	1	同步位，请求建立连接
FIN	1	断开位，通知对方本端要关闭连接
16位窗口大小	16	接收方接收缓冲器剩余空间的大小，
16位校验和	16	CRC校验，包含TCP首部和数据部分
16位的紧急指针	16	指向需要优先处理的报文，配合URG使用，按序到达是TCP协议保证可靠性的一种机制

四、TCP三次握手

TCP是面向连接的，就是说每次发送数据之前都要和对方建立一条可靠的连接，这个建立连接的过程分为3个步骤，就叫做三次握手

① 当客户端向服务器发送请求连接的报文时

五、TCP四次挥手

客户端打算断开连接，向服务器发送FIN报文

服务器收到连接释放报文后，就向客户端发送ACK应答报文

服务器也打算断开连接，向客户端发送连接释放(FIN)报文

客户端收到来自服务器的连接释放后，会向服务器发送一个ACK应答报文。

在四次挥手中有一个半关闭的概念

5.1、谁可以中断连接？客户端还是服务端还是都可以？

都可以中断连接

5.2、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假想网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。

5.3、为什么是四次挥手不是三次挥手？

因为当服务端还有数据没有传完的情况

四次挥手确保了TCP连接的双向关闭，并且允许在关闭过程中继续发送剩余的数据。这种方式虽然比三次握手复杂，但它提供了更高的可靠性和灵活性，确保了数据在连接关闭前的完整传输。相比之下，如果只有三次挥手，就无法实现这种双向关闭和数据完整性保证。

5.4、2MSL(最大报文段生存时间)

MSL在RFC 1122上建议是2分钟，而源自berkeley的TCP实现传统上使用30秒，因而，TIME_WAIT状态一般维持在1-4分钟。

六、常见协议及其端口

常见的UDP协议和端口号

协议	描述	UDP 端口号
NTP	网络时间协议	123
DHCP	动态主机配置协议	67服务器 68客户端
SNMP	简单网络管理协议	161代理162接收消息
TFTP	简单文件传输协议	69
RPC	远程调用协议	111

常见的TCP协议和端口号

协议	描述	TCP 端口号
FTP	文件传输协议	20数据21远程: 用于传输指令
SSH	安全 Shell 服务	22
Telnet	Telnet 服务	23
SMTP	简单邮件传输协议	25
DNS	域名主从服务，安全	53
HTTP	超文本传输协议	80
POP3	邮局协议版本3	110
HTTPS	安全超文本传输协议	443
MySQL	MySQL 数据库	3306

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传输层协议介绍

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