TCP协议与sctp

2023-11-21 01:20
文章标签 协议 tcp sctp

本文主要是介绍TCP协议与sctp,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

TCP协议与sctp

OSI : 开放式系统互联
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OSI模型里最重要的一点就是分层。OSI模型按层次分别为应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层。上三层为控制层面,下四层为数据层面。当然也有按不同的模型分为5层的。
应用层:接收用户的数据,人机交互的接口,面向的应用程序。
表示层:将逻辑语言(软件语言)转换为机器语言(二进制语言),翻译
会话层:针对传输的每一种建立(管理:维持、终止)一条虚连接(为了防止不同类型的数据互相影响)
传输层该层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。传输层有两个传输协议:TCP(传输控制协议)和 UDP(用户数据报协议)。其中,TCP是一个可靠的面向连接的协议,udp是不可靠的或者说无连接的协议
网络层:决定如何将数据从发送方路由到接收方。网络层通过综合考虑发送优先权,网络拥塞程度,服务质量以及可选路由的花费等来决定从网络中的A节点到B节点的最佳途径。即建立主机到主机的通信
数据链路层:控制网络层与物理层之间的通信,主要功能是保证物理线路上进行可靠的数据传递。为了保证传输,从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据结构的结构包,他不仅包含原始数据,还包含发送方和接收方的物理地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处,而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。如果在传达数据时,接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发送方重发这一帧。
物理层:该层负责 比特流在节点之间的传输,即负责物理传输,这一层的协议既与链路有关,也与传输的介质有关。通俗来说就是把计算机连接起来的物理手段。
TCP报头:
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●源、目标端口号字段:占16比特。TCP协议通过使用”端口”来标识源端和目标端的应用进程。端口号可以使用0到65535之间的任何数字。在收到服务请求时,操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。在服务器端,每种服务在”众所周知的端口”(Well-KnowPort)为用户提供服务。
●顺序号字段:占32比特。用来标识从TCP源端向TCP目标端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
●确认号字段:占32比特。只有ACK标志为1时,确认号字段才有效。它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。
●头部长度字段:占4比特。给出头部占32比特的数目。没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节;最多可以有60字节的TCP头部。
●标志位字段(U、A、P、R、S、F):占6比特。各比特的含义如下:  ◆URG:紧急指针(urgent pointer)有效。
◆ACK:为1时,确认序号有效。  ◆PSH:为1时,接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。  ◆RST:为1时,重建连接。
◆SYN:为1时,同步程序,发起一个连接。  ◆FIN:为1时,发送端完成任务,释放一个连接。
●窗口大小字段:占16比特。此字段用来进行流量控制。单位为字节数,这个值是本机期望一次接收的字节数。
●TCP校验和字段:占16比特。对整个TCP报文段,即TCP头部和TCP数据进行校验和计算,并由目标端进行验证。
●紧急指针字段:占16比特。它是一个偏移量,和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。
●选项字段:占32比特。可能包括”窗口扩大因子”、”时间戳”等选项。

TCP

与UDP

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三次握手与四次断开在这里插入图片描述

  • 第一次握手
    建立连接。客户端发送连接请求报文段,并将syn(标记位)设置为1,Squence Number(数据包序号)(seq)为x,接下来等待服务端确认,客户端进入SYN_SENT状态(请求连接);
  • 第二次握手
    服务端收到客户端的 SYN 报文段,对 SYN 报文段进行确认,设置 ack(确认号)为 x+1(即seq+1 ;同时自己还要发送 SYN 请求信息,将 SYN 设置为1, seq为 y。服务端将上述所有信息放到 SYN+ACK报文段中,一并发送给客户端,此时服务器进入 SYN_RECV状态。
  • 第三次握手
    客户端收到服务端的 SYN+ACK(确认符) 报文段;然后将 ACK 设置为y+1,向服务端发送ACK报文段,这个报文段发送完毕后,客户端和服务端都进入ESTABLISHED(连接成功)状态,完成TCP 的三次握手

SYN 同步序列号请求
序列号:记录发送的次数
seq+1 代表 ACK

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  • 第一次挥手
    客户端设置seq和 ACK ,向服务器发送一个 FIN(终结)报文段。此时,客户端进入 FIN_WAIT_1状态,表示客户端没有数据要发送给服务端了。
  • 第二次挥手
    服务端收到了客户端发送的 FIN 报文段,向客户端回了一个 ACK 报文段。
  • 第三次挥手
    服务端向客户端发送FIN 报文段,请求关闭连接,同时服务端进入 LAST_ACK 状态。
  • 第四次挥手
  • 客户端收到服务端发送的 FIN 报文段后,向服务端发送 ACK 报文段,然后客户端进入 TIME_WAIT状态。服务端收到客户端的 ACK 报文段以后,就关闭连接。此时,客户端等2MSL(指一个片段在网络中最大的存活时间)后依然没有收到回复,则说明服务端已经正常关闭,这样客户端就可以关闭连接了。

为什么要三次握手?

为了防止已失效的连接请求报文突然又传送到了服务端,因此产生错误。 具体解释: “已失效的连接请求报文段”产生情况: client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络节点长时间滞留,因此导致延误到连接释放以后的某个时间才到达 service。如果没有三次握手,那么此时server收到此失效的连接请求报文段,就误认为是 client再次发出的一个新的连接请求,于是向client 发出确认报文段,同意建立连接,而此时 client并没有发出建立连接的情况,因此并不会理会服务端的响应,而service将会一直等待client发送数据,因此就会导致这条连接线路白白浪费。

如果此时变成两次挥手行不行?

这个时候需要明白全双工与半双工,再进行回答。比如:
第一次握手: A给B打电话说,你可以听到我说话吗?
第二次握手:B收到了A的信息,然后对A说: 我可以听得到你说话啊,你能听得到我说话吗? 第三次握手: A收到了B的信息,然后说可以的,我要给你发信息啦!
在三次握手之后,A和B都能确定这么一件事: 我说的话,你能听到; 你说的话,我也能听到。
这样,就可以开始正常通信了,如果是两次,那将无法确定。

为什么要四次挥手?

TCP 协议是一种面向连接,可靠,基于字节流的传输层通信协议。TCP 是全双工模式(同一时刻可以同时发送和接收),这就意味着,当主机1发出FIN报文段时,只是表示主机1已结没有数据要发送了,主机1告诉主机2,它的数据已经全部发送完毕;但是,这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文段时,这个时候就表示主机2也没有数据要发送了,就会告诉主机1,我也没有数据要发送了,之后彼此就会中断这次TCP连接

SCTP介绍

SCTP (Stream Control Transmission Protocol)是一种传输协议,在TCP/IP协议栈中所处的位置和TCP、UDP类似,兼有TCP/UDP两者特征。
SCTP是可以确保数据传输的,和TCP类似,也是通过确认机制来实现的。
SCTP和TCP的区别
1、 TCP是以字节为单位传输的,SCTP是以数据块为单位传输的
TCP接收端确认的是收到的字节数,SCTP接收端确认的是接收到的数据块。SCTP的这种数据块(被称为DATA CHUNK)通常会携带应用的一个数据包,或者说是应用要发送的一个消息。
2、TCP通常是单路径传输,SCTP可以多路径传输
TCP的两端都只能用一个IP来建立连接,连接建立之后就只能用这一对IP来相互收发消息了。如果这一对IP之间的路径出了问题,那这条TCP连接就不可用了。
SCTP不一样的地方是,两端都可以绑定到多个IP上,只要有其中一对IP能通,这条SCTP连接就还可以用。
3、TCP是单流有序传输,SCTP可以多流独立有序/无序传输
SCTP可以在一个联合中支持多流机制,每个流(stream)都是独立的。

每个流都有各自的编号,编码在SCTP报文中
阻塞的流不会影响同一联合中的其他流,可以并行进行传输
4、TCP连接的建立过程需要三步握手,SCTP连接的建立过程需要四步握手
TCP连接建立过程,容易受到DoS攻击。在建立连接的时候,client端需要发送SYN给server端,server端需要将这些连接请求缓存下来。通过这种机制,攻击者可以发送大量伪造的SYN包到一个server端,导致server端耗尽内存来缓存这些连接请求,最终无法服务。
SCTP的建立过程需要四步握手,server端在收到连接请求时,不会立即分配内存缓存起来,而是返回一个COOKIE。client端需要回送这个COOKIE,server端校验之后,从cookie中重新获取有效信息(比如对端地址列表),才会最终建立这条连接。这样,可以避免类似TCP的SYN攻击。
5、SCTP有heartbeat机制来管理路径的可用性
SCTP协议本身有heartbeat机制来监控连接/路径的可用性。
SCTP两端都可以bind多个IP,因此同一条SCTP连接的数据可以采用不同的IP来传输。不同的IP传输路径对应一条path,不同的path都可以由heartbeat或者是数据的传输/确认来监控其状态。
如果heartbeat没相应,或者是数据在某条path超时没收到确认导致重传,则认为该path有一次传输失败。如果该path的连续传输失败次数超过path的连续重传次数,则认为该path不可用,并通知应用程序。如果一条连接的连续传输次数超过设定的“连接最大重传次数”,则该连接被认为不可用,该连接会被关闭并通知应用程序。

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http://www.chinasem.cn/article/398805

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