计算机网络tcp协议分析

❶ 计算机网络基础：TCP、UDP协议的简单介绍及区别

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议），属于TCP/IP协议模型中的 传输层 ，是 基于连接 的协议。
TCP协议通过序列化应答和必要时重发数据包，为应用程序提供了可靠的传输流和虚拟连接服务。

面向连接 指的是在发送数据之前，必须与对方建立可靠的连接，就像打电话一样，你得先拨号，然后保证线路通畅，对方接听了电话，这时才能互相通话。这个建立连接的过程被称作“三次握手”。

妹子：在吗？
（你没有回应……）
GG，你将永远失去她。

妹子：在吗？
（一个小时过去了）
你：在
这时候妹子的问题已经解决了，而你却激动地等待着她的回复。
（她什么时候才能回我啊.jpg）
当然这不是我们想看到的结果

妹子：在吗？（第一次握手）
你：在（第二次握手）
妹子：问你一个问题（第三次握手）
这时，她确定你在，所以会准备问问题，你也确定她在，所以激动紧张的等待没有白费
接下来你们开始愉快地聊天（数据传输）

终止连接的过程称之为“四次挥手”或者“四次分手”（感觉后者不太吉利，以下就用挥手）
继续用刚才的微信发消息来举例：

你：我讲完了， 你懂了吗？（第一次挥手）
妹子：懂了，我也问完了（第二次挥手）
妹子：谢谢谢，那我下了（第三次挥手）
你：好，我也下了（第四次挥手）

如果只有一、二、三次挥手的话，结果很容易自己想到。

建立连接的三次握手，和终止连接的四次挥手，都是为了保证双方应答有效，避免让某一方持续等待接受数据而造成的资源浪费。在例子中体现为，开始聊天时不会咕咕咕，结束时不会突然去世。

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），属于TCP/IP模型中的传输层，它是一种 无连接 的传输层协议，提供面向事务的 简单不可靠 信息传送服务。

注：传输可靠指的是，通过拥塞控制、流量控制、超时重发、丢弃重复数据等等可靠性检测手段，保证数据无差错、不丢失、不重复且按序到达。

❷ 计算机网络TCP/IP等相关协议与原理

网络分层（由下到上）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

重点在： 物理层、数据链路层（这两层需要了解基本的原理）、网络层、传输层（这两层需要了解功能作用，原理和相关的一些协议）、应用层（http协议）。

开始之前先跟大家说一下协议，很多人不知道协议是什么，尤其是刚接触这方面东西的时候，一听协议，感觉很吊的样子，但是又不知其所云，其实，协议可以理解为：一个双方通信需要共同遵守的规范。

记住，在网络分层协议中，所有下层的协议的作用就是为了上层服务，谨记！

接下来，我跟大家一一道来，首先登场的是物理层。

这一层主要就是跟硬件打交道，这一层也是所有上层的基础。

数据链路层强调的是一种传输规范，这是指什么呢？说白了，就是指每次传输的最大容量（最大传输单元），数据组织结构（以太网帧的概念）、传输的目的地等。

MAC地址：烧录在网卡ROM中的一串数字，长度48bit。

分组交换：较大数组分割为较小数组，依次发送。
原因是数据链路层有不定长度的最大传输单元。

以太网的帧的概念：前导码（8字节）+本体（首部+数据+FCS）

原理：依靠MAC地址决定向哪个端发送数据，需要“转发表”。
转发表是交换机自动学习得到的。

作用：保证不同数据链路层下数据的可达性。

ARP协议（获取MAC地址）和ICMP协议（数据发送异常通知）

作用：识别对端信息的地址。地址为32位正整数表示，分为四个部分，每个部分由8位整数组成。说白了，是识别要传输目的地的地址。
每位对应十进制范围：0-255。

[注]：网络标识和主机标识是为了寻址而发明。

A类：
第一位为“0”的地址，前8位为网络标识，0.0.0.0-127.0.0.0是A类IP地址的理论范围。
B类：
前两位为“10”的地址，前16位是网络标识，128.0.0.0-191.255.0.0，主机标识16位。
C类：
前三位为“110”的地址。前24位网络标识，192.0.0.0-223.255.255.0，主机标识为8位。
D类：
前4位为“1110”的地址。网络标识为32位，没有主机标识。

IP地址长度仅可表达43亿左右的主机数目，（区分网络标识和主机标识）共32位（一段连续的0和一段连续的1）组成，1的长度就表示网络标识的长度。

子网掩码的作用是区分IP地址是否在同一子网内。

分组数据发送到目标地址的功能，持有路由控制表，它在路由控制表中查找目标IP地址对应的下一个路由器地址。

源主机--->网卡--->路由器1（路由器控制表）--->路由器2--->网卡--->目标主机

IP协议最大包为2的16次幂，等于65536.

接下来介绍几个IP协议相关的协议或技术：

将域名转化为IP地址（域名也是分层处理请求的，每一层都有对应的DNS服务器）。

通过目标IP地址，定位下一个接收数据包的网络设备（主机或路由器）的MAC地址。

在数据链路层发送广播，如果没有ARP技术，就没有办法穿透中间的服务器（ARP请求+ARP应答）。

NAT：用于将局域网中的私有地址转换为全局IP地址的技术。
每个路由器只有一个对外的全局IP地址，如果一个内网主机都向外通讯，怎么办？
就要使用到NATP技术，可转为TCP和UDP端口号。
不同的内网IP被转换成同一个公共的IP，但是NAPT技术可以使用不同的端口加以区分。

NAT和NAPT都需要路由器内部维护一张转换表。

举例：TCP首次SYN时，会生成这个表，关闭连接时会发出FIN包，收到这个包应答时转换表会被删除。

定义：实现应用程序之间的通信。
TCP：面向有连接的协议，建立连接需要3步，关闭连接需要4步。
具备数据重传、流量控制等功能，能正确处理丢包功能并有效利用宽带。
UDP：比较适合做实时视频和音频，效率比TCP高。

TCP有5个要素：源IP地址、目标IP地址、源端口号、目标端口号、协议号，同一台机器的端口号可以区分为不同的应用程序。

校验和=源IP地址（IP协议首部）+目标IP地址（IP协议首部）+源端口+目标端口

包长度=首部长度+数据长度

应该可以从下图看出来，TCP的首部比UDP的首部要复杂的多，所以也一定会影响的传输的速度和效率。

简单介绍一下首部的相关参数：

序列号：发送数据的位置
确认应答号：下一次应用接收到的数据的序列号
数据偏移：TCP首部的长度，单位为4字节。
控制位：长度为8位。
窗口大小：用于表示从应答号开始能够接受多少个8位字节。
紧急指针：尽在URG控制位为1时有效，表示紧急数据的末尾在TCP数据部分中的位置。

接下来最重要的一个技术点来了：

以下是通俗话解释连接和断开过程：
建立连接的过程：
1.client：我要建立连接。
2.server：我知道你要建立连接了，我这边没问题。
3.client：我了解你知道我要建立连接了，开始通信吧！

结束连接的过程：
1.client：我要关闭连接了
2.server：你那边可以关闭了
3.server：我这边也准备关闭了
4.client：我已关闭，你可以关闭了

[注]：连接是双方面的，所以关闭也是要自行关闭的。

数据包重发：保证ACK的值和发送方下次发送数据包的序列号相等。

接收方通过TCP首部中的控制位SYN判断这个数据是否曾经接收过？接收过就会舍弃。
重传超时时间（RTO）动态改变，略大于连接往返时间（RTT），RTO有自己的估算公式

定义：无需等待ACK，可以发送的最大数量。（窗口大小由接收端控制）
作用：为了解决发送数据包后，直至ACK确认返回之前，发送端都无法在进行发送的问题。

定义：接收端有缓存区数据溢出（如果窗口较大）
通俗一点的意思就是让发送方慢一点，免得接收方接收不过来。

TCP会慢启动算法得出窗口的大小，对发送数据量进行控制。
发送方拥有一个拥塞窗口，对发送的数据量进行控制。
TCP协议中的窗口是指：发送方和接收方窗口中的最小值。

1.通讯开始，发送方窗口为1。每收到一个ACK确认后，拥塞窗口翻倍。
2.由于指数级增长快，很快就会出现确认包超时。
3.设置慢启动阈值，它的值为拥塞窗口的大小的一半。
4.将拥塞窗口大小设置为1，重新进入慢启动过程。
5.慢启动阈值存在，当拥塞窗口大小达到阈值时，不再翻倍，而是线性增长。
6.随窗口大小的不断增长，可以收到三次重复的ACK，进入“快速重发”阶段。
7.TCp将慢启动阈值设置为当前拥塞窗大小的一半，再将拥塞窗口大小设成阈值大小。
8.拥塞窗口又会线性增加，直至下一次出现3次ACK或者超时。

❸ 关于TCP/IP协议深度分析

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。TCP/IP协议介绍 TCP/IP的通讯协议

这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构，为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口）之上。确切地说，TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组。
TCP/IP整体构架概述

TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：
应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送，应用程序之间的通信服务，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。
互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。
网络接口层（主机-网络层）：接收IP数据报并进行传输，从网络上接收物理帧，抽取IP数据报转交给下一层，对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。
TCP/IP中的协议
以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：
1． IP
网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。
IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。
高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。
2. TCP
如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。
TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。
面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。
3.UDP
UDP与TCP位于同一层，但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网络时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。
欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。
4.ICMP
ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。
5. TCP和UDP的端口结构
TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。
两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：
源IP地址 发送包的IP地址。
目的IP地址 接收包的IP地址。
源端口 源系统上的连接的端口。
目的端口 目的系统上的连接的端口。
端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。
TCP/IP协议的主要特点：
（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；
（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；
（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；
（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
TCP/IP模型的主要缺点有：
首先，该模型没有清楚地区分哪些是规范、哪些是实现；其次，TCP/IP模型的主机—网络层定义了网络层与数据链路层的接口，并不是常规意义上的一层，接口和层的区别是非常重要的，TCP/IP模型没有将它们区分开来。

❹ 计算机网络中的TCP/UDP协议到底是怎么回事

两者都是传输层协议，TCP协议是面向连接，UDP是面向不连接。
简单来说用TCP给你发送一个消息，要经过三次握手。就相当于给你打电话，你电话不能是关机，也不能没信号，也不能拉黑。UDP就比较简单了，相当于短信（虽然关机也收不到，但是这串信息起码发出去了），UDP只管发送，而且占用资源少，你可以想象成电话费，打电话1分钟2毛，短信一条只需要一毛。但是电话比短信发送的内容更多，交互性更好。

❺ tcp协议的主要功能是什么

1、完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞。

2、自动检测数据报，并提供错误重发的功能。

3、将多条路径传送的数据报按照原来的顺序进行排列。

4、控制超时重发，自动调整超时值。

tcp协议简介：

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内 [1] 另一个重要的传输协议。

在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

❻ TCP/IP网络体系结构中，各层内分别有什么协议，每一种协议的作用是什么

一、TCP/IP网络体系结构中，常见的接口层协议有：
Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。
1.网络层
网络层包括：IP(Internet Protocol）协议、ICMP(Internet Control Message Protocol) 、控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol）地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。
2.传输层
传输层协议主要是：传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol）和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol）。
3.应用层
应用层协议主要包括如下几个：FTP、TELNET、DNS、SMTP、RIP、NFS、HTTP。

二、TCP/IP网络体系结构中，每一种协议的作用有：

1. TCP/IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，提供开放的协议标准，即使不考虑Internet，TCP/IP协议也获得了广泛的支持。所以TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。

2.TCP/IP协议并不依赖于特定的网络传输硬件，所以TCP/IP协议能够集成各种各样的网络。用户能够使用以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring Network）、拨号线路（Dial-up line）、X.25网以及所有的网络传输硬件。

3.统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址

4.标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

❼ 试分析TCP/IP协议的体系结构和特点

1、TCP/IP体系结构

TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务，而IP则是提供网络层服务。TCP/IP包括以下协议：

IP： 网间协议(Internet Protocol) 负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为ICMP，TCP，UDP提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。

ARP： 地址解析协议(Address Resolution Protocol)，此协议将网络地址映射到硬件地址。

RARP： 反向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol)，此协议将硬件地址映射到网络地址。

ICMP： 网间报文控制协议(Internet Control Message Protocol)，此协议处理信关和主机的差错和传送控制。

TCP： 传送控制协议(Transmission Control Protocol)，这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务，并为数据可靠传输建立检查。（注：大多数网络用户程序使用TCP）

UDP： 用户数据报协议(User Datagram Protocol)，这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查。

FTP： 文件传输协议(File Transfer Protocol)，允许用户以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信。

SMTP： 简单邮件传送协议(Simple Mail Transfer Protocol)，SMTP协议为系统之间传送电子邮件。

TELNET：终端协议(Telnet Terminal Procotol)，允许用户以虚终端方式访问远程主机。

HTTP： 超文本传输协议(Hypertext Transfer Procotol)。

TFTP: 简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol)。

2、TCP/IP特点：

TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP)，网络层协议(IP)和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时，编程界面有两种形式：

（1）是由内核心直接提供的系统调用；

（2）使用以库函数方式提供的各种函数。前者为核内实现，后者为核外实现。用户服务要通过核外的应用程序才能实现，所以要使用套接字(socket)来实现。

❽ TCP是什么意思

TCP是一种传输控制协议，是面向连接的、可靠的、基于字节流之间的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，TCP完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。

在因特网协议族（Internet protocol suite）里面，TCP层是在IP层上面，应用层下面的一个中间层。不同主机的应用层之间经常会要用到可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不会提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

(8)计算机网络tcp协议分析扩展阅读：

当应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，TCP则把数据流分割成适当长度的报文段，最大传输段大小（MSS）通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元（MTU）限制。之后TCP把数据包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。

TCP为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。