TCP/IP协议概述
1. TCP/IP的分层模型
TCP/IP协议的4层模型是在OSI的7层协议模型的基础上简化而成
TCP/IP协议是一个复杂的协议，是由一组专业化协议组成，这些协议包括一些列子协议。下面介绍各层在TCP/IP整体架构中的作用
- 网络接口层：是TCP/IP协议软件的最底层，负责将二进制流转换为数据帧，并进行数据帧的发送和接收。数据帧是网络传输的基本单元
- 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
- 传输层：负责提供应用程序之间的通讯服务（又称端到端通讯）
- 应用层：应用程序间沟通的层
2. TCP/IP协议通讯模型
TCP/IP协议通讯协议模型
TCP/IP通讯协议结构
数据的封装与传递过程
3. TCP/IP核心协议
TCP/IP协议群中的核心协议被设计运行在网络层和传输层，它们为网络中的各主机提供通讯服务，也为模型的最高层（应用层）的协议提供服务。下面主要介绍传输层TCP和UDP协议
3.1 TCP
TCP的上一层是应用层，TCP向应用层提供可靠的面向对象的数据流传输服务。TCP数据传输实现了从一个应用程序到另一个应用程序的数据传递，它提供高可靠性通讯（即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通讯）。应用程序通过向TCP层提交数据发送/接收端的地址和端口号而实现应用层的数据通讯。通过IP的源/目的可以唯一的区分网络中两个设备的连接，通过socket的源/目的可以唯一的区分网络中两个应用程序的连接
TCP是面向连接的，即当计算机双方通讯时必须先建立连接，然后进行数据通讯，最后拆除连接。TCP在建立连接时又分三步走（即3次握手）：
- 第一步：(A->B) 主机A向主机B发送一个包含SYN即同步标志的TCP报文，SYN同步报文会指明客户端使用的端口及TCP连接的初始序号
- 第二步：(B->A) 主机B在收到客户端的SYN报文后，将返回一个SYN+ACK的报文，表示主机B的请求被接受，同时TCP序号被加1，ACK即确认
- 第三步：(A->B) 主机A也返回一个确认报文ACK给服务器端，同样TCP序列号被加1，到此一个TCP连接完成
TCP数据报头结构如下示
- 源端口、目的端口：16位，标识出远端和本地的端口
- 顺序号：32位，标识发送的数据报的顺序
- 确认号：32位，希望收到的下一个数据报的序列号
- TCP头长：4位，表明TCP头中包含多少个32位字
- 6位未用
- ACK：置1表明确认号是合法的；若为0，那么数据报不包含确认信息，确认字段被省略
- PSH：表示带有PUSH标志的数据，接收方因此请求数据报一到便可送往应用程序，而不必等到缓冲区装满时才传送
- RST：用于复位由于主机崩溃或其他原因而出现的错误的连接，还可用于拒绝非法的数据报或拒绝连接请求
- SYN：用于建立连接
- FIN：用于释放连接
- 窗口大小：16位，窗口大小字段表示在确认字节之后还可以发送多少字节
- 校验和：16位，是为了确保高可靠性而设置的，是校验头部、数据和伪TCP头部之和
- 可选项：0或多个32位字，包括最大TCP载荷、窗口比例、选择重发数据报等选项
3.2 UDP
UDP即用户数据报协议，是一种面向无连接的不可靠传输协议，不需要通过3次握手来建立连接。同时，一个UDP应用可同时作为应用的客户或服务器方
UDP数据包头结构
- 源地址、目的地址：16位，标识出远端和本地的端口号
- 数据包的长度是指包括包头和数据部分在内的总的字节数。因为包头的长度是固定的，所以该域主要用来计算可变长度的数据部分（又称数据负载）
3.3 协议的选择
协议的选择应该考虑到数据的可靠性、应用的实时性和网络的可靠性
- 对数据可靠性要求高的应用需选择TCP协议，对数据的可靠性要求不那么高的应用可选择UDP传送
- TCP协议中的3次握手，重传确认等手段可保证数据传输的可靠性，但是会有较大的时延，因此不适合对实时性要求较高的应用；而UDP协议则有很好的实时性
- 网络状况不是很好的情况下需选择TCP协议，网络状况很好的情况下选择UDP可以减少网络负荷