chapter02_传输层_TCP_UDP_SCTP

chapter_02 传输层：TCP、UDP和SCTP

这篇文章是我自己看的，整理自己的思路，仅放在网上便于保存&&分享。

相对于书而言，内容没有什么价值。书上的内容全面可靠。

PS：文章是建立在我的知识体系之上。因而，文中也不会有多余解释。

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一、内容

1、概述

UDP是一个简单的、 不可靠的数据报协议， 而TCP是一个复杂、 可靠的字节流协议。 SCTP与TCP类似之处在于它也是一个可靠的传输协议， 但它还提供消息边界、 传输级别多宿（multihoming） 支持以及将头端阻塞（head-of-line blocking） 减少到最小的一种方法。我们必须了解由这些传输层协议提供给应用进程的服务， 这样才能弄清这些协议处理什么， 应用进程中又需要处理什么。

本章将阐述以下相关主题： TCP的三路握手、 TCP的连接终止序列和TCP的TIME_WAIT状态， SCTP的四路握手和SCTP的连接终止， 加上由套接字层提供的TCP、 UDP和SCTP缓冲机制， 等等。

2、总图

2.1 总图解释 ⭐️

TCP 传输控制协议（Transmission Control Protocol） 。 TCP是一个面向连接的协议， 为用户进程提供可靠的全双工字节流。 TCP套接字是一种流套接字（stream socket） 。 TCP关心确认、 超时和重传之类的细节。 大多数
因特网应用程序使用TCP。 注意， TCP既可以使用IPv4， 也可以使用IPv6。UDP 用户数据报协议（User Datagram Protocol） 。

UDP是一个无连接协议。 UDP套接字是一种数据报套接字（datagram socket） 。 UDP数据报不能保证最终到达它们的目的地。 与TCP一样， UDP既可以使用IPv4， 也可以使用IPv6。

SCTP 流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol） 。 SCTP是一个提供可靠全双工关联的面向连接的协议， 我们使用“关联”一词来指称SCTP中的连接， 因为SCTP是多宿的， 从而每个关联的两端均涉及一组IP地址和一个端口号。 SCTP提供消息服务， 也就是维护来自应用层的记录边界。 与TCP和UDP一样， SCTP既可以使用IPv4， 也可以使用IPv6， 而且能够在同一个关联中同时使用它们。

ICMP 网际控制消息协议（Internet Control Message Protocol） 。 ICMP处理在路由器和主机之间流通的错误和控制消息。 这些消息通常由TCP/IP网络支持软件本身（而不是用户进程） 产生和处理。不过图中展示的ping和traceroute程序同样使用ICMP。 有时我们称这个协议为ICMPv4， 以便与ICMPv6相区别

IGMP 网际组管理协议（Internet Group Management Protocol） 。 IGMP用于多播。

ARP 地址解析协议（Address Resolution Protocol） 。 ARP把一个IPv4地址映射成一个硬件地址（如以太网地址） 。 ARP通常用于诸如以太网、令牌环网和FDDI等广播网络， 在点到点网络上并不需要。

RARP 反向地址解析协议（Reverse Address Resolution Protocol） 。RARP把一个硬件地址映射成一个IPv4地址。 它有时用于无盘节点的引导。

ICMPv6 网际控制消息协议版本6（Internet Control Message Protocol version 6） 。 ICMPv6综合了ICMPv4、 IGMP和ARP的功能。

BPF BSD分组过滤器（BSD packet filter） 。 该接口提供对于数据链路层的访问能力， 通常可以在源自Berkeley的内核中找到。

DLPI 数据链路提供者接口（datalink provider interface） 。 该接口也提供对于数据链路层的访问能力， 通常随SVR4内核提供。

我们使用术语“IPv4/IPv6主机”或“双栈主机”表示同时支持IPv4和IPv6的主机。（至于主机如何支持两种协议的。《计算机网络》谢希仁 书中有挺详细的介绍。）

2.2 一件“往事”

从书上复制的似乎有点多。因为这些概念还是挺重要的。

我这里补充下，我以前因为概念不清楚干过的事。

使用proxychains，在终端进行代理。操作可以参考：利用proxychains在终端使用socks5代理

配置完之后，我检测下是否成功。

#正确操作
proxychains wget www.google.com
#错误操作
proxychains ping www.google.com

原因解释：

• GNU Wget（常简称为Wget）是一个在网络上进行下载的简单而强大的自由软件，其本身也是GNU计划的一部分。它的名字是“World Wide Web”和“Get”的结合，同时也隐含了软件的主要功能。当前它支持通过HTTP、HTTPS，以及FTP这三个最常见的TCP/IP协议协议下载。(来自wiki–Wget)

• 上面所示：ping 使用的是ICMP协议

• This program forces any tcp connection made by any given tcp client to follow through proxy (or proxy chain). It is a kind of proxifier. (来自man proxychains)。This version (v4) supports SOCKS4, SOCKS5 and HTTP CONNECT proxy servers.

• SOCKS是一种网络传输协议，主要用于客户端与外网服务器之间通讯的中间传递。SOCKS是"SOCKetS"的缩写[1]。

  当防火墙后的客户端要访问外部的服务器时，就跟SOCKS代理服务器连接。这个代理服务器控制客户端访问外网的资格，允许的话，就将客户端的请求发往外部的服务器。

  这个协议最初由David Koblas开发，而后由NEC的Ying-Da Lee将其扩展到SOCKS4。最新协议是SOCKS5，与前一版本相比，增加支持UDP、验证，以及IPv6。 （来自 wiki —SOCKS ）

• 所以上面错误操作的原因是proxychains不支持ICMP协议。而关于proxychians的细节/原理，我不清楚。

3、UDP

应用进程往一个UDP套接字写入一个消息， 该消息随后被封装（encapsulating） 到一个UDP数据报， 该UDP数据报进而又被封装到一个IP数据报， 然后发送到目的地。 UDP不保证UDP数据报会到达其最终目的地， 不保证各个数据报的先后顺序跨网络后保持不变， 也不保证每个数据报只到达一次。

每个UDP数据报都有一个长度。 如果一个数据报正确地到达其目的地， 那么该数据报的长度将随数据一道传递给接收端应用进程。 我们已经提到过TCP是一个字节流（byte-stream） 协议， 没有任何记录边界（见1.2节） ， 这一点不同于UDP。

4、TCP ⭐️

其次， TCP还提供了可靠性（reliability） 。 当TCP向另一端发送数据时， 它要求对端返回一个确认。 如果没有收到确认， TCP就自动重传数据并等待更长时间。 在数次重传失败后， TCP才放弃。

TCP含有用于动态估算客户和服务器之间的往返时间（round-trip time， RTT） 的算法， 以便它知道等待一个确认需要多少时间。

TCP提供流量控制（flow control） 。 TCP总是告知对端在任何时刻它一次能够从对端接收多少字节的数据， 这称为通告窗口（advertised window） 。

4.1、TCP的连接的建立和终止(详细内容见书上)

TCP连接建立：TCP的三路握手。

TCP连接终止:TCP连接关闭时的分组交换.

状态转换图

5、SCTP

一个连接只涉及两个IP地址之间的通信。 一个关联指代两个系统之间的一次通信。

SCTP能够在所连接的端点之间提供多个流， 每个流各自可靠地按序递送消息。 一个流上某个消息的丢失不会阻塞同一关联其他流上消息的投递。

SCTP还提供多宿特性， 使得单个SCTP端点能够支持多个IP地址。 该特性可以增强应对网络故障的健壮性。

附录

1、套接字对

一个TCP连接的套接字对（socket pair） 是一个定义该连接的两个端点的四元组： 本地IP地址、 本地TCP端口号、 外地IP地址、 外地TCP端口号。套接字对唯一标识一个网络上的每个TCP连接。

标识每个端点的两个值（IP地址和端口号） 通常称为一个套接字。