IPTCP知识

1. IP:

  • IP地址是一个32位的二进制数,通常被分割为4个“8位二进制数”
  • IP地址分类:A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址
    • A类地址分配给规模特别大的网络使用,B类地址分配给一般的中型网络,C类地址分配给小型网络,如局域网,C类地址分配给小型网络,如局域网。
  • IP地址 = 网络地址 + 主机地址
    • 一个C类IP地址:192.168.1.1,网络地址:192.168.1.0、主机地址:0.0.0.1

2. 子网掩码:

  • 子网掩码是一个32位的2进制数 ,它必须结合IP地址一起使用。
  • 子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成“网络地址”和“主机地址”两部分
    • 原因:很多时候,你并不知道这个IP地址究竟是A类、B类还是C类,子网掩码的作用就出现了,子网掩码通过和IP地址的“与”运算,求出主机地址是多少
  • 计算公式:网络地址 = IP & 子网掩码

  • 默认子网掩码

广播地址:

  • 广播地址是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址
  • 广播地址是该子网主机地址全1的地址,即子网中最大的地址
  • 计算方式:广播地址 = (~子网掩码) | 网络地址

参考文章:

【计算机网络】IP地址和子网掩码的关系_子网掩码和ip地址的关系-CSDN博客

3. TCP:

        它是一个面向连接的可靠的传输协议。既然是一个可靠的传输协议就需要对数据进行确认。

TCP报文头部:

TCP三次握手详解-深入浅出:

TCP三次握手详解-深入浅出(有图实例演示)-CSDN博客

tcpdump命令观察三次握手:

tcpdump -i lo -nn port 82

        第三次握手tcpdump显示的是相对的顺序号。为了便于观察我们需要把tcpdump的顺序号变为绝对的顺序号,需要加-S参数。

tcpdump -i lo -nn port 82 -S

一段报文:

tcpdump -i lo -nn  port 82 -S报文分析:Client第一次握手: SYN      【mss 最大报文段长度 sackOK 发送端支持并同意使用SACK nop是一个空操作选项  wscale 发送端使用的窗口扩大因子为2 】
11:11:05.489187 IP 10.0.8.11.60774 > 10.0.8.11.82: Flags [S], seq 543067661, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 2727838923 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
Server第一次握手(第二次握手): ACK + SYN
11:11:05.489193 IP 10.0.8.11.82 > 10.0.8.11.60774: Flags [S.], seq 3824468340, ack 543067662, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 2727838923 ecr 2727838923,nop,wscale 7], length 0
Client第二次握手(第三次握手):ACK
11:11:05.489201 IP 10.0.8.11.60774 > 10.0.8.11.82: Flags [.], ack 3824468341, win 342, options [nop,nop,TS val 2727838923 ecr 2727838923], length 0Client推送数据
11:11:05.489218 IP 10.0.8.11.60774 > 10.0.8.11.82: Flags [P.], seq 543067662:543068498, ack 3824468341, win 342, options [nop,nop,TS val 2727838923 ecr 2727838923], length 836
11:11:05.489221 IP 10.0.8.11.82 > 10.0.8.11.60774: Flags [.], ack 543068498, win 355, options [nop,nop,TS val 2727838923 ecr 2727838923], length 0
11:11:05.502259 IP 10.0.8.11.82 > 10.0.8.11.60774: Flags [P.], seq 3824468341:3824469504, ack 543068498, win 355, options [nop,nop,TS val 2727838936 ecr 2727838923], length 1163
11:11:05.502263 IP 10.0.8.11.60774 > 10.0.8.11.82: Flags [.], ack 3824469504, win 1365, options [nop,nop,TS val 2727838936 ecr 2727838936], length 0
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4. TCP窗口机制:

4.1  窗口机制的由来与概念:

如果每次传输数据只能发送一个MSS,就等待接收方的ACK,会极大的影响传输的速率。所以在发送数据时,最好将所有的数据全部发送出去,然后再一起确认。但是现实中确实会存在一些限制:

    • 接收方的缓存(接收窗口)可能已经满了,无法接收数据。
    • 网络的带宽也不一定足够大,一次发太多会导致丢包事故。

一次性能发送的数据量就是TCP的发送窗口。(TCP窗口的概念)

TCP在进行数据传输时,都是先将数据放在数据缓冲区中,TCP维护了两个缓冲区,发送方缓冲区和接收方缓冲区。

    • 发送方缓冲区:用于存储"已经准备就绪数据"和"发送了但是没有被确认"的数据。
    • 接收方缓冲区:用于存储"已经被接收但是还没有被用户进程消费"的数据。

4.2 窗口分类:

  • 固定的窗口,窗口大小是指我们一次传输几个数据。
  • 滑动的窗口

4.3 滑动窗口机制:

滑动窗口机制是TCP的一种流量控制方法,该机制允许发送方,在停止并等待确认前,连续发送多个分组,而不必每发送一个分组就停下来等待确认,从而增加数据传输的速率,提高应用的吞吐量。

滑动窗口下,TCP包的四种状态:
  • 已发送并且已经确认的包。
  • 已发送但是没有确认的包。
  • 未发送但是可以发送的包。
  • 不允许被发送的包。
滑动窗口下,几个窗口的概念:
  • 接收方窗口:由接收方通告窗口的大小,这个窗口称为提出窗口,也成接收方窗口。接收方提出的窗口,受被接收的缓冲区影响,如果数据没有被用户进程使用,那么接收方通告的窗口就会相应得到减小。
  • 发送窗口取决于接收方窗口的大小。
  • 可用窗口的大小 = 接收方窗口的大小 - 发送但是没有被确认的数据包大小。

滑动窗口机制示意流量图:

滑动窗口的动态性:

零窗口(TCP Zero Window):

在接收方窗口大小变为0的时候,发送方就不能再发送数据了。但是当接收方窗口恢复的时候发送方要怎么知道那?在这个时候TCP会启动一个零窗口(TCP Zero Window)定时探测器,向接收方询问窗口大小,当接收方窗口恢复的时候,就可以再次发送数据。

 参考文章:https://blog.csdn.net/weixin_39666931/article/details/111108341

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