TCP/IP基础知识详解

1. TCP/IP基础概念

1. 网络层次模型

网络层次模型是理解网络通信的基础。最常用的模型是OSI七层模型和TCP/IP四层模型。其中，OSI模型分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层；而TCP/IP模型则简化为网络接口层、互联网层、传输层和应用层。

2. TCP三次握手

TCP三次握手是建立TCP连接的过程，确保了双方在通信前已经准备好。具体步骤如下：

• 第一次握手：客户端向服务器发送一个SYN（同步）包，包含客户端的初始序列号seq=x，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。


• 第二次握手：服务器收到SYN包后，回复一个SYN+ACK（同步确认）包，其中包含服务器的初始序列号seq=y，以及对客户端序列号的确认ack=x+1，服务器进入SYN_RECV状态。


• 第三次握手：客户端收到SYN+ACK包后，发送一个ACK（确认）包，确认号为ack=y+1，客户端进入ESTABLISHED状态。此时，服务器也进入ESTABLISHED状态，TCP连接建立成功。

3. TCP四次挥手

TCP四次挥手是断开TCP连接的过程，确保数据传输完成后安全地关闭连接。具体步骤如下：

• 第一次挥手：客户端发送一个FIN（结束）包，表示不再发送数据，但仍然可以接收数据。客户端进入FIN_WAIT_1状态。


• 第二次挥手：服务器收到FIN包后，回复一个ACK包，确认号为ack=u+1，服务器进入CLOSE_WAIT状态。


• 第三次挥手：服务器发送一个FIN包，表示不再发送数据。服务器进入LAST_ACK状态。


• 第四次挥手：客户端收到FIN包后，回复一个ACK包，确认号为ack=v+1，客户端进入TIME_WAIT状态，等待一段时间后最终关闭连接。服务器收到ACK包后，进入CLOSED状态，连接完全关闭。

4. TCP与UDP的比较

• TCP是一个面向连接的协议，类似于打电话需要先拨号建立连接；而UDP是无连接的，发送数据前无需建立连接。


• TCP提供可靠的服务，确保数据无差错、不丢失、不重复且按序到达；UDP则是尽力而为的交付，不保证数据的可靠性。


• TCP通过校验和、重传控制、序号标识、滑动窗口和确认应答机制实现可靠传输。


• UDP具有较好的实时性，适用于对高速传输和实时性要求较高的场景，如即时通信和在线视频。


• TCP连接是点对点的，每个连接只能在两个端点之间建立；UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的通信方式。


• TCP对系统资源要求较高，UDP对系统资源要求较低。

5. TCP和UDP的相关协议

• TCP：SMTP（简单邮件传输协议）、TELNET（远程登录协议）、HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）等。


• UDP：DNS（域名系统）、TFTP（简单文件传输协议）、RIP（路由信息协议）、DHCP（动态主机配置协议）、SNMP（简单网络管理协议）等。