TCP
TCP(Transmission Control Protocol)傳輸控制協議，是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議。
目錄：
TCP報頭
TCP的三次握手
TCP的四次斷開
SCTP協議
TCP報頭
- 16Bit-源端口：用來標識計算機中不同的應用進程
- 16Bit-目標端口：接收方的應用程序接口
- 32Bit-序列號：序列號是本報文段發送數據組的第一個字節的序號，每一個字節一個序號，如果說一個報文的序列號爲100，此報文的數據部分有200字節，下一個報文段的序列號就爲300，序列號保證了TCP傳輸的有序性
- 32Bit-確認號：只有當控制位中ack=1時，該確認號才生效，它指明下一個期待收到的字節序列號，表明該序列號之前的數據已經收到
- 4Bit-頭部長度：TCP的長度時不確定的，報頭不包含任何選項字段長度爲20byte，4Bit的頭部長度是做數據偏移，指示了數據區在報文段中的起始偏移值
- 6Bit-resv：爲QOS做預留，TCP排隊機制
- 6Bit-控制字段
- URG：緊急指針標誌，爲1時表示TCP報頭中緊急指針有效，爲0時忽略緊急指針，沒有意義
- ACK：確認序列號標誌，爲1時確認號有效，爲0時報文中不含確認信息
- PSH：緊急數據標誌，爲1時表示帶有緊急標誌的數據，指接收方接收到該報文後，儘快交給應用程序
- RST：重新連接標誌，用於重置主機崩潰，錯誤連接，拒絕非法的報文段，拒絕連接
- SYN：同步序號，用於建立連接的過程，在請求中，SYN=1和ACK=0表示，沒有ACK確認，SYN=1和ACK=1，表示有ACK的確認
- FIN：Finish標誌，用於釋放TCP連接，爲1時，本地沒有數據發送，即將終止本地數據流
- 16Bit-滑動窗口：滑動窗口大小，用來告知發送端的cache大小，控制數據發送的速率，做流量控制，最大65535
- 16Bit-校驗和：做奇偶校驗，此校驗和針對於整個TCP報文段，包括頭部和數據
- 16Bit-指針：控制位UGR=1時，該指針生效，是一個偏移量，和序列號字段中的值相加表示緊急數據的最後一個字節的序號，用於在發送緊急數據時
- 32Bit-選項填充字段：最常見的爲MSS最大段長度，每個連接方通常在第一個報文段中指出該選項，表示本端能接受的最大段長度
TCP連接的三次握手
- 第一次握手： 客戶端發出連接請求消息到服務端，SYN(SEQ=x)報文給服務器端，進入SYN_SEND狀態
- 服務端：此時服務端收到客戶端的SYN，服務端知道自己與客戶端是可以連接成功的
- 客戶端：此時客戶端並不知道服務端是否收到自己的請求連接消息->第二次握手
- 第二次握手： 第二次握手是服務端發出確認包ACK，來確認收到客戶端的請求連接消息，SYN(SEQ=y)ACK(ACK=x+1)，服務端進入SYN_RECV狀態
- 第三次握手： 客戶端收到服務端的SYN報文，迴應一個ACK(ACK=y+1)報文，進入Established狀態，服務器接收到客戶端的ACK，進入Established狀態
第一次是發出請求，第二次是應答，只有當客戶端確定了自己能與服務端連接上才能開始收發數據，服務端只有收到客戶端的請求才能進行信息的傳遞，這是最基本的
第三次是爲了防止已經失效的連接請求報文突然又傳到服務端(由於網絡卡頓的原因)，當服務端再次收到SYN時，會認爲客戶端沒有收到自己的ACK+SYN，會再次發送ACK+SYN，回造成資源的浪費，所以第三次是很有必要的，是客戶端對服務端的再次確認。
TCP的可靠的傳輸控制協議，三次握手能保證數據可靠，又能提高傳輸效率
TCP爲什麼要三次握手？
-
爲什麼不是兩次握手？
首先客戶端與服務端建立TCP連接，客戶端發出請求，服務端進行應答，這已經是兩次握手了，如果通過這兩次握手就直接連接TCP連接的話，會存在以下問題
當網絡卡頓時，客戶端發送給服務端的SYN報文延遲發送時，客戶端沒有收到服務端的ACK報文，此時會認爲沒有收到，客戶端重新發出SYN報文，服務端回覆ACK，TCP建立連接完成，但是之後客戶端延遲的SYN報文會再次到達服務端，服務端會再次回覆一個ACK，又建立一次連接
當服務端發送的ACK報文，由於網絡原因，不能到達客戶端，但是服務端會認爲已經建立TCP連接，進入就緒狀態等待數據傳輸，此時客戶端沒有收到服務端的ACK報文，會再次發送SYN，但是此時服務端已經進入就緒狀態，那麼服務端會斷開連接，重新再去發送ACK報文，與客戶端重新建立連接
-
爲什麼不是四次握手？
如果是4次握手的話，會通過以下的方式：
第一次握手： 客戶端給服務端發送SYN同步報文。
第二次握手： 服務端收到SYN後，給客戶端回覆ACK確認報文。
第三次握手： 服務端給客戶端發送SYN同步報文。
第四次握手： 客戶端給服務端發送ACK確認報文。SYN和ACK只是TCP報頭中的一個標識位，所以SYN和ACK可以在一個報頭中定義，也就是說，第二步服務端的ACK，和第三步的ACK可以合爲一步，SYN+ACK發送給客戶端，這樣就省了一步，提高效率
TCP連接的四次斷開
是TCP的半關閉造成的，客戶端和服務端都要進行關閉，才能徹底斷開連接。
- 第一次揮手： 第一次揮手是客戶端完成數據傳送後，要與服務端斷開TCP連接，此時會發送一個FIN報文，向服務端請求斷開連接
- 第二次揮手： 第二次揮手是服務端收到客戶端的FIN請求斷開報文後，對客戶端的請求的確認，向客戶端發送ACK報文，表明自己已經收到客戶端的消息
- 第三次揮手： 此時服務端知道客戶端已經不會主動發送數據過來了，但是服務端自己還能主動發送消息，如果服務端此時沒有數據要向客戶端發送，會向客戶端發送FIN請求報文，表明自己也要斷開連接
- 第四次揮手： 第四次揮手是客戶端對服務端FIN請求斷開報文的確認，客戶端向服務端進行確認，表名自己受到服務端的消息，此時四次揮手完畢，徹底斷開連接
TCP是全雙工的，客戶端和服務端都可以向對象發送消息，所以斷開需要雙方都要發出請求，請求之後雙方都要進行確認
SCTP協議
SCTP(Stream Control Transmission Protocol)是一種傳輸層的協議，與TCP/IP協議棧中與TCP和UDP類似，兼有兩者特徵
SCTP特性
SCTP是後來引入的一種新的協議，提供了和TCP一樣的可靠、有序的數據傳輸功能，同時又能和UDP一樣面對消息的方式來進行操作，保護消息邊界
- 多宿主
- 多流
- 初始化保護
- 消息分幀
- 可配置的無序發送
- 平滑關閉
SCTP傳輸問題-多宿主
我們都知道TCP是以字節爲單位來傳輸數據的，但SCTP是 以數據塊爲單位來傳輸數據的，這種數據塊(DATA CHUNK)通常攜帶應用的一個數據包，或者是應用要發送的一個消息
SCTP是將應用程序的每次調用sendmsg()發送的數據當做一個整體，放到一個稱爲DATA CHUNK的數據塊裏面，接收端也是以數據塊爲單位來接收，並重新組包，通知應用程序接收，通常應用程序通過recvmesg()都會受到一條完整的消息.
SCTP多路徑傳輸
TCP的兩端都只能用一個IP來建立TCP連接，連接之後就能用這一對IP來相互收發消息，如果這一對IP之間的路徑出現了問題，那麼這條TCP連接就不可用了
SCTP，兩端都可以綁定在多個IP上，只要其中一對IP能通，這條SCTP連接就還可以用
SCTP傳輸問題-多流&無序發送
一條SCTP連接裏面，可以區分多條不同的流（stream），不同的流之間的數據傳輸互不干擾，如果某一條流由於丟包阻塞，其他的流通常也會丟包，被阻塞，最後導致所有的流都被阻塞，SCTP連接中斷。
在同一條stream裏面，SCTP支持有序/無序兩種傳輸方式，應用程序在調用sendmsg()的時候，需要指定用哪一條stream傳輸，以及指定這條要發送的消息是需要有序傳輸還是無序傳輸的。如果在傳輸過程中丟包，則有序傳遞模式可能會在接收端被阻塞，而無序傳輸模式不會在接收端被阻塞。
SCTP四次握手-初始化保護
TCP中的三次握手機制會被利用來進行DoS攻擊，通過發送大量的SYN報文最終耗盡服務器的資源
SCTP通過引入4次握手機制來避免這種場景：
- 服務器的INIT-ACK中會包含cookie（標識這個連接的唯一上下文）；
- 客戶端使用這個cookie來進行響應。服務器收到這個響應後，才爲這個連接分配資源；
- 爲了解決4次握手機制帶來的時延，SCTP協議還允許在COOKIE-ECHO和COOKIE-ACK報文中傳輸數據包
SCTP採用UDP方法-消息分幀
UDP使用的是消息分幀，發端多大的數據包，收端收到的數據包也是這麼大，SCTP也提供了這種分幀的機制
SCTP的三次斷開-平滑關閉
- TCP和SCTP都是基於連接的協議，完成傳輸後都需要有一個拆除連接的過程。
- TCP中連接的刪除是半關閉的，服務的某一端可以關閉自己這端的socket，但是可以繼續接受數據。
SCTP協議設計的時候考慮這種半關閉的狀態實際上很少使用，所以簡化了關閉的過程，一旦某一端發起了連接拆除，對等的兩端都關閉。
SCTP協議總結參考鏈接：
SCTP協議詳解 https://blog.csdn.net/wuxing26jiayou/article/details/79743683
SCTP通信協議簡介 https://www.jianshu.com/p/08cba3d3eb9f