网络模型

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HTTP/1.1 200 OK

理解网络模型对于掌握网络通信原理至关重要，本文将针对OSI模型和TCP/UDP概念层模型进行总结，并重点对OSI模型中的各层功能及重要协议进行总结

OSI模型及TCP/IP概念层模型总结及对比

OSI七层模型 TCP/UDP概念层模型 功能 TCP/IP协议族
应用层 文件传输、电子邮件及文件服务等 FTP\HTTP\DNS
表示层 应用层 数据格式化及加密
会话层 建立或解除连接
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传输层 传输层 提供端对端接口 TCP/UDP
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网络层 网络层 为数据包选择路由 IP/ICMP
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数据链路层 传输有地址的帧及错误检测 PPP
物理层 链路层 在物理介质上传输数据 IEEE

应用层

HTTP/HTTPS(超文本传输协议)

关于这部分详见关于HTTP的讲解

传输层

TCP

三次握手

sequenceDiagram

    participant 客户
    participant 服务器


    客户->>客户:主动打开
    服务器->>服务器:被动打开
    客户->>服务器:SYN=1，seq=x
    服务器->>客户:ACK=1,ack=x+1, SYN=1,seq=y
    客户->>服务器:ACK=1,ack=y+1
    客户->>客户:Established
    服务器->>服务器: Established
三次握手流程

第一次握手（客户到服务器）

其中SYN表示请求建立链接，给定一个序号seq=x，一般为1，客户进入SYN-SENT阶段

第二次握手（服务器到客户）

标志位为SYN和ACK，表示确认报文seq有效，服务器能正常接收客户端发送的数据，同意创建新连接，给定序号seq=y，确认号ack=x+1，服务器进入SYN-RECV阶段

第三次握手（客户到服务器）

客户进入Established状态，标志位为ACK，表示确认收到服务器端同意连接的信号，序号seq=x+1，表示收到服务端的确认号ack，并将其作为自己的序号值，确认号ack=y+1，表示收到服务器端序号seq，并将seq+1作为确认号。服务器在接收到信号后进入Established状态，双方开始进行数据收发。

为何进行三次握手

为了防止服务器端开启一些无用连接增加开销，同时避免已经失效的连接请求报文段突然又传回服务端，产生错误响应。如果只有两次握手，那么服务器不知道客户端是否正确接收到了服务器端返回的消息。

四次挥手

四次挥手流程

第一次挥手：A发出FIN

第二次挥手：B回复ACK

第三次挥手：B发出FIN

第四次挥手：A发出ACK，用于确认收到B的FIN

当B接收到消息，认为双方达成同步，连接可以释放，此时B可以单方面释放端口号及内存等资源。但A不知道B是否接收到ACK，会有如下两种情况

  1. 如果B未收到ACK，会超时重传FIN，那么A会再次接收到FIN，并发送ACK
  2. 如果B接收到了ACK，那么不会回复任何消息

无论是那种情况，都需要等待，那索性就等吧，等待两种情况的最坏值，即去向ACK和来向FIN的最大消息存活时间，这是一个被动等死的过程。

为何等待2msl

为了确认服务器端收到了来自客户端发出的ACK确认报文，如果在2msl内，客户端又接收到了来自服务器端的FIN报文，说明服务器端没能接收到客户端发出的ACK确认。则客户端再次发送，并重置计时器。

TCP协议传输可靠性

由于TCP是一种面向字节流的传输协议，因此必须有一套机制保证传输过程可靠性，方法如下：

  • 字节流服务：
  • 数据包校验：
  • 失序重排：
  • 超时重发
  • 流量控制

参考文献

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