常見TCP/IP、HTTP協議以及三次握手和四次揮手

面試常見TCP/IP、HTTP協議以及三次握手和四次揮手

IP(Internet Protocol):網際協議
IP協議是用於將多個包交換網絡連接起來的,它在源地址和目的地址之間傳送一種稱之爲數據包的東西,它還提供對數據大小的重新組裝功能,以適應不同網絡對包大小的要求。這個協議由主機到主機協議調用,而此協議負責調用本地網絡協議將數據包傳送以下一個網關或目的主機。例如TCP可以調用IP協議,在調用時傳送目的地址和源地址作爲參數,IP形成數據包並調用本地網絡(協議)接口傳送數據包。
IP實現兩個基本功能:尋址和分段。IP可以根據數據包包頭中包括的目的地址將數據包傳送到目的地址,在此過程中IP負責選擇傳送的道路,這種選擇道路稱爲路由功能。如果有些網絡內只能傳送小數據包,IP可以將數據包重新組裝並在報頭域內註明。IP模塊中包括這些基本功能,這些模塊存在於網絡中的每臺主機和網關上,而且這些模塊(特別在網關上)有路由選擇和其它服務功能。對IP來說,數據包之間沒有什麼聯繫,對IP不好說什麼連接或邏輯鏈路。IP使用四個關鍵技術提供服務:服務類型,生存時間,選項和報頭校驗碼。服務類型指希望得到的服務質量。服務類型是一個參數集,這些參數是Internet能夠提供服務的代表。這種服務類型由網關使用,用於在特定的網絡,或是用於下下一個要經過的網絡,或是下一個要對這個數據包進行路由的網關上選擇實際的傳送參數。生存時間是數據包可以生存的時間上限。它由發送者設置,由經過路由的地方處理。如果未到達時生存時間爲零,拋棄此數據包。對於控制函數來說選項是重要的,但對於通常的通信來說它沒有存在的必要。選項包括時間戳,安全和特殊路由。報頭校驗碼保證數據的正確傳輸。如果校驗出錯,拋棄整個數據包。IP不提供可靠的傳輸服務,它不提供端到端的或(路由)結點到(路由)結點的確認,對數據沒有差錯控制,它只使用報頭的校驗碼,它不提供重發和流量控制。如果出錯可以通過ICMP報告,ICMP在IP模塊中實現。
TCP(Transmission Control Protocol):傳輸控制協議
TCP是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議,由IETF的RFC 793定義。在簡化的計算機網絡OSI模型中,它完成第四層傳輸層所指定的功能,用戶數據報協議(UDP)是同一層內另一個重要的傳輸協議。在因特網協議族(Internet protocol suite)中,TCP層是位於IP層之上,應用層之下的中間層。不同主機的應用層之間經常需要可靠的、像管道一樣的連接,但是IP層不提供這樣的流機制,而是提供不可靠的包交換。應用層向TCP層發送用於網間傳輸的、用8位字節表示的數據流,然後TCP把數據流分區成適當長度的報文段(通常受該計算機連接的網絡的數據鏈路層的最大傳輸單元(MTU)的限制)。之後TCP把結果包傳給IP層,由它來通過網絡將包傳送給接收端實體的TCP層。TCP爲了保證不發生丟包,就給每個包一個序號,同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然後接收端實體對已成功收到的包發回一個相應的確認(ACK);如果發送端實體在合理的往返時延(RTT)內未收到確認,那麼對應的數據包就被假設爲已丟失將會被進行重傳。TCP用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤;在發送和接收時都要計算校驗和。
HTTP(HyperText Transfer Protocol):超文本傳輸協議
HTTP是一個客戶端和服務器端請求和應答的標準(TCP)。客戶端是終端用戶,服務器端是網站。通過使用Web瀏覽器、網絡爬蟲或者其它的工具,客戶端發起一個到服務器上指定端口(默認端口爲80)的HTTP請求。(我們稱這個客戶端)叫用戶代理(user agent)。應答的服務器上存儲着(一些)資源,比如HTML文件和圖像。(我們稱)這個應答服務器爲源服務器(origin server)。在用戶代理和源服務器中間可能存在多箇中間層,比如代理,網關,或者隧道(tunnels)。儘管TCP/IP協議是互聯網上最流行的應用,HTTP協議並沒有規定必須使用它和(基於)它支持的層。 事實上,HTTP可以在任何其他互聯網協議上,或者在其他網絡上實現。HTTP只假定(其下層協議提供)可靠的傳輸,任何能夠提供這種保證的協議都可以被其使用。通常,由HTTP客戶端發起一個請求,建立一個到服務器指定端口(默認是80端口)的TCP連接。HTTP服務器則在那個端口監聽客戶端發送過來的請求。一旦收到請求,服務器(向客戶端)發回一個狀態行,比如”HTTP/1.1 200 OK”,和(響應的)消息,消息的消息體可能是請求的文件、錯誤消息、或者其它一些信息。HTTP使用TCP而不是UDP的原因在於(打開)一個網頁必須傳送很多數據,而TCP協議提供傳輸控制,按順序組織數據,和錯誤糾正。通過HTTP或者HTTPS協議請求的資源由統一資源標示符(Uniform Resource Identifiers)(或者,更準確一些,URLs)來標識。
三次握手:
第一次握手:建立連接時,客戶端發送syn包(syn=j)到服務器,並進入SYN_SENT狀態,等待服務器確認;SYN:同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)。
第二次握手:服務器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也發送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN_RECV狀態;
第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發送確認包ACK(ack=k+1),此包發送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED(TCP連接成功)狀態,完成三次握手。
完成三次握手,客戶端與服務器開始傳送數據。

四次揮手:
(1) TCP客戶端發送一個FIN,用來關閉客戶到服務器的數據傳送。
(2) 服務器收到這個FIN,它發回一個ACK,確認序號爲收到的序號加1。和SYN一樣,一個FIN將佔用一個序號。
(3) 服務器關閉客戶端的連接,發送一個FIN給客戶端。
(4) 客戶端發回ACK報文確認,並將確認序號設置爲收到序號加1。
至此鏈接終止。


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