tcp/udp协议详解,上网的流程

一.tcp/udp协议详解

tcp协议：

可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

优点:可靠，稳定,传输完整稳定,不限制数据大小
缺点:慢，效率低，占用系统资源高，一发一收都需要对方确认
应用：Web浏览器,电子邮件,文件传输,大量数据传输的场景

以太网头	ip头	tcp头	数据

udp协议：

不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

优点:速度快,可以多人同时聊天,耗费资源少,不需要建立连接
缺点:不稳定,不能保证每次数据都能接收到
应用：IP电话,实时视频会议,聊天软件,少量数据传输的场景

以太网头	ip头	udp头	数据

tcp 三次握手和四次挥手

三次握手

SYN 创建连接
ACK 确认响应
FIN 断开连接
seq 序号(算是客户端和服务端的一个暗号,防止洪水攻击:会一直向服务器发创建连接的请求)

客户端向服务器发送请求,建立连接
服务器确认响应,并向客户端发送请求建立连接
客户端接收服务器请求确认响应

每发送一个数据出去,对应的主机都会有一个回执消息,确认数据的接受情况,
如果没有得到回执消息,该数据会重发一次,保证数据的完整.
不会一直不停的发下去,有时间最大允许周期.

四次挥手(断开)

断开连接时,客户端向服务器发送断开连接请求(代表客户端数据传完了)
服务器接收请求,发出响应
服务器向客户端发生断开连接请求(代表服务器数据传完了)
客户端接收请求,发出响应

二.上网的流程

例如:我们要访问一篇博客

博客地址:https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html

这个地址也是URL地址:统一资源定位符(资源也就是数据)
https://====>这一段内容是协议(浏览器这个软件遵循的协议)
www.cnblogs.com ===>这一段内容是域名,ip地址就隐藏在这段域名内
linhaifeng/articles/5937962.html ===>这一段就是路径
也就是我们访问的博客园文章是在博客园这个网站的服务器上的路径

网络通信实现

想实现网络通信，每台主机需具备四要素

本机的IP地址
子网掩码
网关的IP地址
DNS的IP地址
获取这四要素分两种方式

1.静态获取

即手动配置

2.动态获取

通过dhcp获取

以太网头	ip头	udp头	数据

（1）最前面的”以太网标头”，设置发出方（本机）的MAC地址和接收方（DHCP服务器）的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址，后者这时不知道，就填入一个广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。

（2）后面的”IP标头”，设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时，对于这两者，本机都不知道。于是，发出方的IP地址就设为0.0.0.0，接收方的IP地址设为255.255.255.255。

（3）最后的”UDP标头”，设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分是DHCP协议规定好的，发出方是68端口，接收方是67端口。

这个数据包构造完成后，就可以发出了。以太网是广播发送，同一个子网络的每台计算机都收到了这个包。因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是发给谁的，所以每台收到这个包的计算机，还必须分析这个包的IP地址，才能确定是不是发给自己的。当看到发出方IP地址是0.0.0.0，接收方是255.255.255.255，于是DHCP服务器知道”这个包是发给我的”，而其他计算机就可以丢弃这个包。

接下来，DHCP服务器读出这个包的数据内容，分配好IP地址，发送回去一个”DHCP响应”数据包。这个响应包的结构也是类似的，以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址，IP标头的IP地址是DHCP服务器的IP地址（发出方）和255.255.255.255（接收方），UDP标头的端口是67（发出方）和68（接收方），分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。

新加入的计算机收到这个响应包，于是就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数

网络通信流程

1.本机获取

本机的IP地址：192.168.1.100
子网掩码：255.255.255.0
网关的IP地址：192.168.1.1
DNS的IP地址：8.8.8.8

2.打开浏览器，想要访问Google，在地址栏输入了网址：www.google.com。

3.dns协议(基于udp协议)

13台根dns：

A.root-servers.net198.41.0.4美国
B.root-servers.net192.228.79.201美国（另支持IPv6）
C.root-servers.net192.33.4.12法国
D.root-servers.net128.8.10.90美国
E.root-servers.net192.203.230.10美国
F.root-servers.net192.5.5.241美国（另支持IPv6）
G.root-servers.net192.112.36.4美国
H.root-servers.net128.63.2.53美国（另支持IPv6）
I.root-servers.net192.36.148.17瑞典
J.root-servers.net192.58.128.30美国
K.root-servers.net193.0.14.129英国（另支持IPv6）
L.root-servers.net198.32.64.12美国
M.root-servers.net202.12.27.33日本（另支持IPv6）

域名定义：http://jingyan.baidu.com/article/1974b289a649daf4b1f774cb.html

*域名：以.com,.net,.org,.cn等等属于国际*域名，根据目前的国际互联网域名体系，国际*域名分为两类：类别*域名(gTLD)和地理*域名(ccTLD)两种。类别*域名是　　　　　　　　 以"COM"、“NET”、“ORG”、“BIZ”、"INFO"等结尾的域名，均由国外公司负责管理。地理*域名是以国家或地区代码为结尾的域名，如"CN"代表中国，"UK"代表英国。地理*域名一般由各个国家或地区负责管理。

二级域名：二级域名是以*域名为基础的地理域名，比喻中国的二级域有，.com.cn,.net.cn,.org.cn,.gd.cn等.子域名是其父域名的子域名，比喻父域名是abc.com,子域名就是www.abc.com或者*.abc.com.
一般来说，二级域名是域名的一条记录，比如alidiedie.com是一个域名，www.alidiedie.com是其中比较常用的记录，一般默认是用这个，但是类似*.alidiedie.com的域名全部称作是alidiedie.com的二级

4.HTTP部分的内容，类似于下面这样：

GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) ……
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,/;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3
Cookie: … …

我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在TCP数据包之中。

5 TCP协议

TCP数据包需要设置端口，接收方（Google）的HTTP端口默认是80，发送方（本机）的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数，假定为51775。

TCP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节。

6 IP协议

然后，TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是192.168.1.100（本机），接收方是172.194.72.105（Google）。

IP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节。

7 以太网协议

最后，IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP协议得到）。

以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

8 服务器端响应

经过多个网关的转发，Google的服务器172.194.72.105，收到了这四个以太网数据包。

根据IP标头的序号，Google将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的”HTTP请求”，接着做出”HTTP响应”，再用TCP协议发回来。

本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。