网络tcp_udp协议

tcp

http封装

Ethernet2(以太网2帧头) | IPV4 | TCP | HTTP | FCS(以太网2帧尾)

tcp端口号

1. 取值范围
   • 16bit 范围0-65535 0–2^16-1
   • 1-1023 知名端口
   • 1024-65535 非知名端口

tcp信道协议种类

1. 单信道协议:一个应用程序对应一个端口
2. 多信道协议:一个应用程序对应多个端口，比如ftp,tcp20(控制端口)和tcp21(数据端口)

tcp对带宽抢占率远低于udp

tcp头部封装

1. tcp header 取值范围20Byte-60Byte。
2. header length，因为长度可变，该字段告诉接受者tcp报头长度。
3. Resv. 保留字段全部置0。
4. 6个控制位，syn置1 则表示发送syn，也就是三次握手的第一个阶段。
5. URG，服务器一对多处理报文的时候，如果tcp URG置为1，则优先对这些数据进行处理。
6. 只有当需要对tcp启用高级功能的到时候，才需要添加options可选项
7. padding是因为三层包头和四层包头大小都必须被4整除，所以当options选项被使用的时候，无法被4整除的时候，对padding进行用连续的0填充，填充到可以被4整除
8. ergent pointer 紧急指针配合URG位，让多股tcp应用，哪一股被优先处理

三次握手

四次挥手

面向连接协议:

1. 流量控制
   • 限速，(源末两端接受带宽不一致，如果源端带宽大，全速发送给接收端，则接收端会产生拥塞。) 在发送数据之前进行协商速率，通过windown字段(单位字节，Byte)进行协商,比如协商为100字节，则源端发送100字节数据给接收端，接收端收到后，返回一个确认给源端，如果没确认，则表示数据丢失，需要数据重传。窗口不是固定不变，在每次发送流量之前都会进行windown协商。
     带宽大的时候，窗口经过协商会变大，直到占用链路最大字节的时候，又会控制窗口大小，防止拥塞发生，这种行为称之为滑动窗口。
   • tcp延迟启动(slow start) 第一次协商为1 字节， 第二次为2字节 第n次为2^(n-1)次方,(下载的时候先比较小，然后逐渐变大)
   • 全局同步问题：slow start 窗口逐渐变大，当超出阈值带宽的时候，会减半，然后又逐渐变大，触发阈值再减半，依次循环。其带宽利用是一个折线。平均带宽利用不会百分百打满。当存在大量tcp应用的时候，此时这些应用一起发送数据的时候，就会出现全局同步的问题，大家都在利用带宽，发现不足了，瞬间减半窗口。
   • 滑动窗口的协商发生在接收方回复syn-ack的时候。
2. 防乱序
   • 处理延迟，串行化延迟，传输延迟，队列延迟
   • 队列延迟，导致源给目的地发送多个数据，导致乱序—-抖动。
   • 通过squence number来标记数据包，进行顺序接受。
3. 防丢包
   • acknowlegde number中包含一个确认号，确认号的值通常为发送方发送的最大序列号值加1。比如发送方发送 1 2 3 ，则接收方发送确认号4，发送方知道4后，接着发送4 5 6。如果接收方只收到了4 5 ，则其返回确认号为6，那么发送方发现接收方漏了6，则对6进行重发。 如果发送方只收到了4，返回了确认号5， 那么发送方会对 5 6 都重发。
4. 完整性检查
   • 根据接收到的数据跟tcp中的checksum字段比较。因为并不是HMAC的方式，所以无法检测数据是否被篡改，只能检测流量在发送的时候是否因为拥塞导致冲突。
5. 数据重传
   • 根据发送方发来的确认号，以及发送过去的序列号，对比查看是否需要重传。

tcp注意点

1. tcp只支持单播(unicast)数据的发送,如果用了tcp，则无法组播或者广播。相对udp不够灵活，udp支持单播 组播 广播。

2. 完全连接，完成三次握手。

3. 半开连接，发送端未发送最后一次ack的连接，接收端不会自动断开，会默认被保持，且消耗服务器内存和cpu。

udp

面向无连接，不可靠传输

封装

ip header | udp header | data

udp头部报文

1. udp头部占用8字节，传输时候没有确认机制。

2. udp主持组播和广播

3. 媒体流量基本用udp封装，所以媒体对序列的要求，则封装一个rtp(实时传输协议)的包头，其squence 为12字节，保证源末报文可以根据序列进行重组。 ethernet2 | udp | rtp | VoIP | FCS

tcp udp对比

1. 可靠 tcp强
2. 安全 udp强 tcp 三次握手容易被攻击
3. 带宽利用 udp利用高 tcp存在全局同步的问题，解决办法 QoS WRED加权随机早期检测
4. 应用灵活 tcp只支持单播，udp更加灵活
5. 不用支持重传的服务 VoIP 用udp