五层协议模型

  1. OSI七层体系机构：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
  2. TCP/IP四层体系结构：应用层（TELNET、FTP、SMTP等）、运输层（TCP或UDP）、网际层IP、网络接口层。
  3. 五层协议体系结构：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。


以五层协议体系结构为例：
应用层： 直接为用户的应用进程提供服务。这里的进程是指正在运行的程序，包含支持万维网应用的HTTP协议、支持电子邮件的SMTP协议、支持文件传送的FTP协议等等。
运输层： 负责向两个主机进程之间的通信提供服务。由于一个主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务，分用是运输层把收到的信息分别教辅给上面应用层中的相应进程。
  • 传输控制协议TCP——面向连接的，数据传输的单位是报文段（segment），能提供可靠的交付。
  • 用户数据包协议UDP——无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠交付，只能提供尽最大努力。
网络层： 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。网络层另一个任务是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。
主要协议：地址解析协议ARP（address resolution protocol）
    逆地址解析协议RARP（reverse address resolution protocol）
    网际控制报文协议ICMP（internet control message protocol）
    网际组管理协议IGMP（internet group management protocol）
数据链路层： 在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络曾脚下来的IP数据包组装成帧，在两个相邻节点间的链路上透明的传送帧中的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。
物理层： 物理层任务就是透明的传送比特流。





TCP/IP三次握手，四次挥手

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：




图1 TCP三次握手
        （1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
        （2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
        （3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。


所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，整个流程如下图所示：

 
图2 TCP四次挥手

由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。
        （1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
        （2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
        （3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
        （4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。


握手是三次而挥手四次的原因：

这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

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