带你吃透传输层协议，掌握TCP,UDP分分钟（含三次握手和四次挥手原理以及TCP报文，UDP报文，常见的协议及其对应的端口）
前言：
TCP/IP协议簇的传输层协议主要有两个，TCP(Transimission Control Protocol，传输控制协议)和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）
一：TCP协议介绍
■TCP是面向连接的、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
■TCP报文段
●TCP将若干个字节构成一个分组, 叫报文段(Segment)
●TCP报文段封装在IP数据报中
二：TCP报文格式
2.1：TCP报文段
TCP将若干个字节构成一个分组，成为报文段。
TCP报文段封装在IP数据报中。
2.2：TCP报文段格式
源端口号：16位字段，为发送方进程对应的端口号。
目标端口号：16位字段，对应的是接收端的进程，接收端收到数据后，根据这个端口号来确定吧这个数据送给哪个应用程序的进程。
序号：当TCP从进程接收数据字节时，就把他们存储在发送缓存中，并对每一个字节进行编号。
确认号：确认号是对发送端的确认信息。用它来告诉发送端这个序号之前的数据段都已经收到。如确认号是X，就表示前X-1个数据段都已经收到。
首部长度：一般是20字节，最大可以扩展为60字节。用它可以确定首部数据结构的字节长度。
保留：作为今后扩展功能使用，现在还没有使用到。
控制位：这六位作用很重要，TCP的连接，传输和断开都受这六个控制位的指挥。各位的含义如下。
URG：紧急指针有效位。只有0和1，1表示指针开启。数据传输时，先放在缓存（内存）中，临时保存起来，紧急指针位是指可以在内存中优先提取数据。
PSH：标志位=1时要求接收方尽快将数据段送达应用层。即PSH=1时，不经过缓存，直接将数据段送达应用层。优先级高于URG。
ACK：确认位。只有当ACK=1时，确认序列号才有效。当ACK=0时，确认序列号字段无效。
SYN：连接位。同步序号位，TCP需要建立连接时将这个值设置为1.谁提出建立连接请求，谁把SYN设为1.
FIN：断开连接标识。发送端完成发送任务位，当TCP完成数据传输需要断开连接时，提出断开连接的一方将这个值设置为1.
RST：重新建立连接TCP连接时使用。，当RST=1时，通知重新建立TCP连接。
窗口大小：用于说明本地可接收数据段的数目，窗口大小是可变的。当网络通畅是窗口值变大可以加快传输速度，当网络不稳定时减小这个值可以保证网络数据的可靠传输。TCP协议中的流量控制机制就是依靠变化窗口值的大小实现的。
校验和：用来做差错控制。在发送TCP数据段时，由发送端计算校验和，到达目的地时再进行一次校验和计算。若两次校验和一致，则说明数据基本是正确的，否则将认为数据已被破坏，接收端将丢弃数据。
紧急指针：和URG配合使用，当URG=1时有效。
选项：在TCP首部可以有多达40字节的可选信息。
2.3：重点注意：
计算机中传输中通过0和1进行传输。
●SYN:同步序号位，TCP需要建立连接时将该值设为1
●ACK:确认序号位，当该位为1时，用于确认发送方的数据
●FIN:当TCP断开连接时将该位置为1
三：TCP三次握手
3.1：第一次握手
建立连接过程：PC1发送建立连接请求，SYN标志位设为1。
3.2：第二次握手
这一次握手实际上分为两部分来完成。
第一部分：PC2收到PC1的请求，向PC1回复一个确认信息，此过程的典型标志就是TCP的ACK控制位为1。且确认序列号是PC1的初始序列号加1.
第二部分：PC2收到请求后需要回复。即PC2也向PC1发送建立连接的请求，此过程的典型标志和第一次握手一样，即TCP的SYN控制位为1.
为了提高效率，一般将这里两个部分合并在一个数据包里实现。
3.3：第三次握手
PC1收到了PC2的回复（包含请求和确认），此时需要向PC2回复一个确认信息，此过程的典型标志就是TCP的ACK控制位为1.且确认序列号是PC2的初始序列号加1.
此时就完成了三次握手
3.4：对于上述总结
Seq表示请求序列号。
Ack表示确认序列号
SYN控制位只有在请求建立连接时才被设为1
四：TCP四次挥手
4.1：第一次挥手
PC1发送 FIN 和 ACK 控制位为1的TCP报文段给PC2.
FIN：断开连接标识，提出断开连接的一方将这个值设为1.
ACK：ACK=1，表示确认序列号字段有效
4.2：第二次挥手
PC2收到PC1的信息，开始回复。
PC2 回复 ACK=1 的 TCP 报文段给 PC1。
4.3：第三次挥手
PC2现在开始主动发送消息给PC1，发送 FIN=1，ACK=1 的报文段给PC1.
即PC2也发消息给PC1，FIN=1，我（也）要和你断开连接。ACK=1，确认序列号字段有效。
4.4：第四次挥手
PC1收到 PC2 的消息，回复ACK=1 的TCP报文段。
ACK=1，确认PC2 发给 PC1 的序列号字段有效。
4.5：半关闭状态
在TCP断开连接（四次挥手）的过程中，TCP一方（通常是客户端）可以终止发送数据，但仍然可以接收数据，成为半关闭。
具体描述一下：
1.客户端发送FIN报文段，半关闭了这个连接，服务器发送ACK报文段接受半关闭。
2.服务器继续发送数据，而客户端只发送ACK确认，不再发送任何数据。
3.当服务器吧所有数据都发送完毕时，就发送FIN报文段，客户再发送ACK报文段，这样就关闭了TCP连接。
4.6：这里我们思考一下问题:
TCP建立连接需要三次握手，为什么终止连接需要四次挥手?（解释在最后）
五：UDP协议介绍
5.1：UDP协议以及优缺点
UDP在实际工作中的应用范围很广，例如，聊天工具QQ在发送短消息时就使用了UDP的方式。
UDP缺点：是一个无连接，不保证可靠性的传输层协议，也就是说发送端不关心发送的数据是否达到目标主机，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。
UDP优点：UDP的首部结构简单，在数据传输时能实现最小的开销。
5.2：UDP报文的首部格式
5.3：常见协议及其端口号
:5.3.1：常用的TCP端口号及其功能
21-FTP FTP服务器所开放的控制端口
23-Telnet 用于远程登录，可以远程控制管理目标计算机
25-SMTP SMTP服务器开放的端口，用于发送邮件
80-HTTP 超文本传输协议
110-POP3 用于邮件的接收
:5.3.2：常用的UDP端口号及其功能
69-TFTP 简单文件传输协议
111-RPC 远程过程调用
123-NTP 网络时间协议
答案：TCP在网络中的应用范围很广，主要用在对数据传输可靠性要求高的环境中，如网页浏
览，它使用的HTTP就是依赖TCP提供可靠性的。在使用TCP时，通信方对数据的可靠性要
求高，即使因此降低了–些数据传输率也是可以接受的。