day27操作系统基础网络篇

• TCP、UDP协议

• TCP三次握手和四次挥手过程

• TCP是一种状态集转换

• 网络重要协议DNS ARP

1.TCP、UDP协议说明
TCP：传输控制协议（面向连接网络协议）
   特点：安全可靠
   缺点：传输效率不高
UDP：用户报文协议（无连接网络协议）
   特点：传输效率高
   缺点：安全性不高
TCP协议—TCP报文结构

TCP报文结构.jpg

2.TCP三次握手和四次挥手
TCP协议三次握手过程原理：
  第一次握手: 客户端 --> 服务端 TCP报文 序列号seq=0 syn控制字段=1
  第二次握手: 服务端 --> 客户端 TCP报文 序列号seq=0 确认号ack=1 syn控制字段=1 ack确认字段=1
  第三次握手: 客户端 --> 服务端 TCP报文 序列号seq=1 确认号ack=1 ack确认字段=1

三次握手.png

四次挥手.png

3.TCP十一种状态集转换
1.TCP三次握手状态集转换
 1.服务端：
  ⑴.服务端从closed状态转换为listen状态（在服务端开启相应服务），只有在listen才可以建立连接的请求
  ⑵.从closed转变为listen，实际上就是创建了一个socket信息

netstat -an|grep -i es    ---可以看到socket信息
scoket条目：tcp或udp协议 —— 目标地址， 端口——源地址， 端口——状态

 2.客户端：
  ⑴.客户端发送syn信息给服务端，然后客户端从closed状态变为syn_send状态（三次握手的第一次握手）
 3.服务端：
  ⑴.服务端在listen状态接收到客户端发送的syn请求，会响应syn和ack信息，并且从listen状态转换为syn_rcvd状态（三次握手的第二次握手）
 4.客户端：
  ⑴.客户端在syn_send状态接受到服务端的syn和ack字段信息，然后恢复ack确认信息（三次握手的第三次握手），发送完后，从syn_send转换为established

三次握手状态集.png

2.TCP的四次挥手状态集的转换
 1.客户端：
  ⑴.客户端在established状态发送fin字段信息给服务器（四次挥手的第一次挥手）
  客户端状态转换为fin_wait1（第一次等待：服务端的确认ack信息）状态
 2.服务端：
  ⑴.服务端在established接收到客户端发送的fin字段信息，从established状态转换成close_wait状态
  ⑵.服务端在close_wait状态发送ack确认字段（四次挥手的第二次挥手）
 3.客户端：
  ⑴.客户端在fin_wait状态接受到服务端的ack信息，进入到fin_wait2等待状态（第二次等待：等待服务端的fin信息）
 4.服务端：
  ⑴.服务端在close_wait状态发送fin断开连接字段给客户端（四次挥手的第三次挥手
  ⑵.服务端从close_wait状态变为last_ack状态
 5.客户端：
  ⑴.客户端在fin_wait2状态接受服务端的fin信息，然后响应ack信息给服务端，并将自己的fin_wait2转变为time_wait状态
 6.服务端：
  ⑴.服务端在last_ack状态接受到客户端发送的ack字段信息后，就会进入最终的closed状态
 7.客户端：
  ⑴.在time_wait状态会等待30-120s的时间，才会进入到closed状态

四次挥手状态集.png

问题：
1.为什么会有四次挥手过程，ack 和fin要分开发送?
答：服务端接受到了客服端的FIN时会向应用层汇报，并回应ACK给客户端，然后会等数据传输完毕后，在发送FIN请求断开连接。

2.客户端为什么要有time_wait状态
答：为了确保服务端能收到ack，客户端会在time_wait不断给服务端发送ack。

3.总结closing状态的由来：
答：在第二次挥手的时候，客户端没收到服务端发送的ack，但收到了fin字段信息，按理说收到fin后应该转换为time_wait，所以加了colsing起一个缓存时间（过程很快）

TCP的十一种状态集：

十一种状态集.png

4.网络重要协议原理
1.DNS协议原理：建立IP地址和域名对应关系
 DNS协议作用：将域名信息转换为IP地址
 DNS层次结构：

例：www.baidu.com
.      ---根域名服务器
.com   ---顶级（一级）域名服务器
.baidu ---二级域名服务器
www    ---主机记录

DNS解析过程：
三个查询过程：
⑴.本地查询
⑵.递归查询
⑶.迭代查新

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2.ARP协议原理：建立IP地址和mac地址对应关系
ARP原理作用: 记录IP地址和mac地址关系(局域网主机与主机的通讯)
ARP原理说明:

1. 发送ARP请求和回复信息, 获取访问主机的mac地址
2. 构建ARP表 构建IP--mac记录信息
3. 实现减少广播包的产生