TCP - 传输控制协议

时间：2024-03-22 15:44:14

TCP - 传输控制协议

是一种面向连接的可靠传输协议。

特点：

  • TCP是面向连接（虚连接）的传输层协议。

  • 每一条TCP连接有且只能有两个端点。

  • 可靠、有序、无丢弃和不重复。

  • TCP协议提供全双工通讯。

    • 发送缓存
      • 存放发送方TCP准备发送的数据。
      • TCP已发送但是没有收到确认的数据。
    • 接收缓存
      • 存放发送端发送来的不按照顺序到达的数据。
      • 按照顺序到达的数据，但并未被应用程序读取。

  • TCP是面向字节流的。TCP将应用层数据仅看成是一串无结构的字节流。

TCP连接的四元组（源IP、源端口、目的IP、目的端口）
套接字 - IP：port

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确认序列号： 接收方期望收到发送方发送的下一个字节的序号。（序号+数据大小）1、接收方希望接收到的报文序号；2、该序号之前的数据全部接受。— 累计确认机制

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数据偏移：4字节；保留位：6bit；

选项字段：长度可变。MSS数值、窗口扩大因子、时间戳、选择确认机制。

确认位ACK：当ACK=1时，确认号有意义。再连接建立后，所有传输的报文段都必须将该标志位置设为1。
同步位SYN：SYN=1时，代表该数据是一个连接请求报文。
终止位FIN：FIN=1时，表明此报文段发送方数据已发送完毕，要求释放连接。

复位RST：表明TCP连接出现严重错误，需要释放连接并重新建立连接。

晋级位URG：代表该报文中存在高优先级的数据，尽快处理。需要配合紧急指针使用。
推送位PSH：接收方应尽快将接收到的数据交付给对应应用程序。

TCP的可靠性

确认、重传、排序、流控。

确认机制

在TCP中，当发送端的数据达到接收主机时，接收端主机会返回一个已收到消息的通知，这个消息叫做ACK（确认应答）。

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TCP通过肯定的ACK实现可靠的数据传输。当发送端将数据发出之后会等待对端的确认应答，如果有确认应答，说明数据已经成功到达，如果没有，那么数据有可能丢失了
如下图所示，在一定时间内没有等到确认应答，发送端就可以认为数据已经丢失，就会进行重发。
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未收到确认应答也并不意味着数据一定丢失，有时也有可能是因为数据收到，但是ACK却在传输的途中丢了。因此这种情况也会导致发送端因没有及时收到ACK，而认为数据没有到达目的地，从而进行重传

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为此就必须要引入一种机制，使其能够识别是否已经接受数据，又能判断是否需要接受。

序列号和确认应答号

序列号：1 确认应答号：1+数据长度。

重传机制

MTU：最大传输单元 - 以太网环境下1500字节 - 数据包大小。
MSS：最大数据段长度

RTT - 往返时间（即从发送方发送数据开始，到发送方接收到来自接收方的确认消息所经过的时间。）
RTO - 超时重传时间。

RTO略高于RTT。

快速重传机制 - 根据接收方的反馈信息进行数据重传。客户端连续接收到三次确认序列号相同的ACK报文，则认为数据丢失，需要进行数据传输。
快速重传机制会导致部分数据重复传输，降低数据传输效率。

解决思路：选择确认机制。 - 在TCP首部的选项字段中，添加上未接收到的数据信息。接收方接收到该确认报文后，会根据选项字段内容，重新传输缺少的数据部分。
    是否执行进行协商 - 根据三次握手的前两次SYN报文中进行协商。
    
RTO数值是动态变化的数值。超时间隔加倍。

流控机制

窗口：窗口的大小时可以指定的，窗口大小指的是无需等待确认报文，而可以直接发送的数据包的最大值。
 接收窗口（rwnd）- 开始等于整个缓存区大小，浮动变化。

TCP要求发送方依据rwnd发送数据量

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TCP连接的建立

TCP连接需要解决的问题：
1、知晓对端的套接字信息
2、允许双方进行参数的协商（窗口值、选择确认机制、是否使用窗口扩大因子）
3、对设备进行资源分配（队列、缓存空间）

探测报文

当TCP连接建立成功，但是客服端突发故障。

服务器会等待2小时，若2小时候没收到任何客户端的数据，服务器发送一个探测报文，以后每隔75秒。
TCP连接的释放
1、TCP连接释放实际是释放本地分配给TCP连接的资源
2、本地没有新的数据需要发送

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静态路由

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方法一：[r1]ip route-static 23.0.0.0 24 12.0.0.2  点到多点
方法二：[r1]ip route-static 23.0.0.0 GE0/0/1  点到点（一条导线上只能有两个节点）
     ARP代理：当收到ARP报文后，路由器冒充真实应答者回复ARP报文，将自己接口的MAC地址进行回复。
     限制条件：应答路由器必须是网络可达的
     静态ARP表项（下一跳）
     [r1]ARP ststic 12.0.0.1 00e0-fcd3-1943
方法三：[r1]ip route-static 23.0.0.0 24 GE0/0/0/1 12.0.0.2
方法四：[r1]ip route-static 192.168.3.0 24 23.0.0.3(前置条件全部实现) - 下两跳

路由器下一跳写的是我自己，则认为是直连关系；

子网划分和子网汇总

172.16.0.0/16
子网划分：主机位借给网络位，借的位叫子网位，子网位可变
172.16.00000000.0
172.16.10000000.0

子网汇总：取相同，去不同
172.16.1.0/24
172.16.2.0/24
172.16.3.0/24

172.16.0.0/22

缺省路由 0.0.0.0 1.1.1.1

环路接口的解决

解决方法：TTL（生存时间）

空接口：NULL0（路由最长掩码匹配规则）

修改优先级 pre
静态路由与BFD的联动
[r1]bfd ---激活BFD协议
[r1]bfd aa bind peer-ip 10.1.12.1
[r1-bfd-session-aa]discriminator local 10
[r1-bfd-session-aa]discriminator remote 20
[r1-bfd-session-aa]commit ---提交配置
接着配置r2BFD
[r1]display bfd session all

[r1]ip route-static 10.9.9.0 24 10.1.12.1 track bfd-session aa


[r1-bfd-session-aa]discriminator remote 20
[r1-bfd-session-aa]commit ---提交配置
接着配置r2BFD
[r1]display bfd session all

[r1]ip route-static 10.9.9.0 24 10.1.12.1 track bfd-session aa

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