乐发lv

一、TCP協議：


       位于傳輸層， 提供可靠的字節流服務。所謂的字節流服務（Byte Stream Service） 是指， 為了方便傳輸， 將大塊數據分割成以報文段（segment） 為單位的數據包進行管理。 而可靠的傳輸服務是指， 能夠把數據準確可靠地傳給對方。 即TCP 協議為了更容易傳送大數據才把數據分割， 而且 TCP 協議能夠確認數據最終是否送達到對方。所以，TCP連接相當于兩根管道（一個用于服務器到客戶端，一個用于客戶端到服務器），管道里面數據傳輸是通過字節碼傳輸，傳輸是有序的，每個字節都是一個一個來傳輸。


(1)、三次握手：握手過程中使用了 TCP 的標志（flag） —— SYN（synchronize） 和ACK（acknowledgement） 。


第一次握手：建立連接時，客戶端A發送SYN包（SYN=j）到服務器B，并進入SYN_SEND狀態，等待服務器B確認。
第二次握手：服務器B收到SYN包，必須確認客戶A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B進入SYN_RECV狀態。

第三次握手：客戶端A收到服務器B的SYN＋ACK包，向服務器B發送確認包ACK（ACK=k+1），此包發送完畢，完成三次握手。

若在握手過程中某個階段莫名中斷， TCP 協議會再次以相同的順序發送相同的數據包。
 （2）、四次揮手：由于TCP連接是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這個原則是當一方完成它的數據發送任務后就能發送一個FIN來終止這個方向的連接。收到一個 FIN只意味著這一方向上沒有數據流動，一個TCP連接在收到一個FIN后仍能發送數據。先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方被動關閉。


客戶端A發送一個FIN，用來關閉客戶A到服務器B的數據傳送。
服務器B收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1。
服務器B關閉與客戶端A的連接，發送一個FIN給客戶端A。
客戶端A發回ACK報文確認，并將確認序號設置為收到序號加1。
三次握手和四次揮手：在TCP連接中，服務器端的SYN和ACK向客戶端發送是一次性發送的，而在斷開連接的過程中， B端向A
端發送的ACK和FIN是分兩次發送的。因為在B端接收到A端的FIN后， B端可能還有數據要傳輸，所以先發送ACK，等B端處理完自己的事情后就可以發送FIN斷開連接了。


（3）、深入理解TCP連接： 


由于TCP是全雙工的，因此在每一個方向都必須單獨關閉。這原則是當一方完成它的數據發送任務后就能發送一個FIN來終止這個方向的連接。收到一個FIN只意味著這個方向上沒有數據流動，一個TCP連接在接收到一個FIN后仍能發送數據。 首先進行關
閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。
TCP協議的連接是全雙工連接，一個TCP連接存在雙向的讀寫通道。簡單來說，是“先關讀，再關寫” ，總共需要4個階段。以客戶機發起關閉連接為例：1.服務器讀通道關閉；2.客戶端寫通道關閉；3.客戶端讀通道關閉；4.服務器寫通道關閉。
關閉行為是在發起方數據發送完畢之后，給對方發出一個FIN（finish）數據段，直到接收到對方發送的FIN,且對方收到了接收確認的ACK之后，雙方的數據通信完全結束，過程中每次都需要返回確認數據段ACK。


（4）、TCP使用滑動窗口機制來進行流量控制。
建立連接時，各端分配一個緩沖區用來存儲接收的數據，并將緩沖區的尺寸發送給另一端。接收方發送的確認消息中包含了自己剩余的緩沖區尺寸。剩余緩沖區空間的數量叫做窗口。其實就是建立連接的雙虎互相知道彼此剩余的緩沖區大小。

 （5）、擁塞控制


擁塞控制：防止過多的數據注入到網路中，這樣可以使網絡中的路由器或鏈路不至于阻塞。擁塞控制是一個全局性的過程，和流量控制不同，流量控制是點對點的控制。

1、慢開始：發送方維持一個叫做擁塞窗口cwnd（congestion window）的狀態變量。擁塞窗口的大小取決于網絡的擁塞程度，并且動態的變化。發送方讓自己的發送窗口等于擁塞窗口，另外考慮到接收方的接收能力，發送窗口可能小于擁塞窗口。思路就是：不要一開始就發送大量的數據，先試探一下網絡的擁塞程度，也就是說由小到大增加擁塞窗口的大小。


為了防止cwnd增長過大引起網絡擁塞，還需要設置一個慢開始門限ssthresh狀態變量。 ssthresh的方法如下：
當cwnd < ssthresh時，開始使用慢開始算法；當cwnd > ssthresh, 改用擁塞避免算法；當cwnd = ssthresh時，慢開始與擁塞算法任意。
 2.擁塞避免：


擁塞避免算法讓擁塞窗口緩慢增長，即每經過一個往返時間RTT就把發送方的擁塞窗口cwnd加1，而不是加倍，這樣擁塞窗口按照線性規律緩慢增長。無論是在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發送方判斷網絡出現擁塞（其根據就是沒有收到確認，雖然沒有收到確認可能是其他原因的分組丟失，但是因為?法判定，所以都當作擁塞處理），就把慢開始門限設置為出現擁塞時的發送窗口的一半，然后把擁塞窗口設置為1，執行慢開始算法：

此外，還有快速重傳和快速恢復，停止-等待協議，回退N幀協議，選擇重傳協議等。 


二、UDP協議：


無連接協議，也稱透明協議，也位于傳輸層。


兩者區別：


1） TCP提供面向連接的傳輸，通信前要先建立連接（三次握手機制）； UDP提供無連接的傳輸，通信前不需要建立連接。
2） TCP提供可靠的傳輸（有序，無差錯，不丟失，不重復）； UDP提供不可靠的傳輸。
3） TCP面向字節流的傳輸，因此它能將信息分割成組，并在接收端將其重組； UDP是面向數據報的傳輸，沒有分組開銷。
4） TCP提供擁塞控制和流量控制機制； UDP不提供擁塞控制和流量控制機制。




三、長連接和短連接


       HTTP的長連接和短連接本質上是TCP長連接和短連接。HTTP屬于應用層協議，在傳輸層使用TCP協議，在網絡層使用IP協議。 IP協議主要解決網絡路由和尋址問題，TCP協議主要解決如何在IP層之上可靠地傳遞數據包，使得網絡上接收端收到發送端所發出的所有包，并且順序與發送順序一致。TCP協議是可靠的、面向連接的。


在HTTP/1.0中默認使用短連接。也就是說，客戶端和服務器每進行一次HTTP操作，就建立一次連接，任務結束就中斷連接。當客戶端瀏覽器訪問的某個HTML或其他類型的Web頁中包含有其他的Web資源（如JavaScript文件、圖像文件、CSS文件等），每遇到這樣一個Web資源，瀏覽器就會重新建立一個HTTP會話。


而從HTTP/1.1起，默認使用長連接，用以保持連接特性。使用長連接的HTTP協議，會在響應頭加入這行代碼：


Connection:keep-alive
在使用長連接的情況下，當一個網頁打開完成后，客戶端和服務器之間用于傳輸HTTP數據的TCP連接不會關閉，客戶端再次訪問這個服務器時，會繼續使用這一條已經建立的連接。Keep-Alive不會永久保持連接，它有一個保持時間，可以在不同的服務器軟件（如Apache）中設定這個時間。實現長連接需要客戶端和服務端都支持長連接。


HTTP協議的長連接和短連接，實質上是TCP協議的長連接和短連接。