当输入一个 URL,实际会发生什么? (3)

HTTP连接是建立在TCP连接的基础之上的,TCP提供可靠的数据连接。当要传输一个HTTP报文时,报文数据会以流的形式通过一条已经打开的TCP连接按顺序传输,TCP会将收到的数据分成小块,每块是一个TCP分组。

由于数据是分成小块发送的,所以完整可靠的数据传输主要体现在:分组是否完整、分组顺序是否正常、分组是否损坏、分组数据是否重复。这些可以通过TCP的检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理和窗口机制来控制。

TCP是传输控制协议,传输控制主要依赖首部包含的6个标志,它们控制报文的传输状态,以及发送端和接收端应对数据采取的动作。当它们的值为1时,标志对应的各自功能才允许被执行,比如当URG为1时,报文首部的紧急指针部分才有效。

URG 紧急指针

ACK 确认序号有效

PSH 接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。

RST 重建连接

SYN 同步序号用来发起一个连接

FIN 发端完成发送任务

在这里插入图片描述

源端口和目的端口:标识发送方和接收方的端口号,一个TCP连接通过4个值确认:源IP、源端口、目的IP、目的端口,其中源IP和目的IP包含在IP分组内。

首部长度:表示TCP首部的字节长度,也能标记出从多少个字节开始,才是需要传输的数据。

TCP段序号:本段报文发送的数据第一个字节的序号,每段报文中的数据的每个字节都有序号,第一个字节的序号从0开始,依次加1,加到2的32次方减1后再次从0开始。

TCP段确认序号 :当首部标志ACK为1时,确认序号有效。TCP段被接收端接收后,会回送给发送端一个确认号,为上次接受的最后一个字节序号加1。

检验和:由发送端计算,接收端验证,如果接收方检测到检验和不正确,表明该TCP段可能有损坏,会被丢弃,同时接收端向回送一个重复的确认号(与最近的一次正确的报文传输的确认号重复),表明接收到的TCP段是错误的,并告知自己希望收到的序号。这时发送端需要立即重传出错的TCP段。

紧急指针:当首部标志URG为1时,紧急指针有效,表示发送端向接收端要发送紧急数据。紧急指针是一个正偏移量,它和TCP段序号相加,计算出紧急数据的最后一个字节的序号。比如接收方接收到数据,从序号为1000的字节开始读取,紧急指针为1000,那么紧急数据就是序号从1000到2000之间的字节。这些数据由接收方决定如何处理。

窗口尺寸:决定了TCP一次成块数据流的吞吐量。需要注意的是,它表示的是发送一方的允许对方发送的数据量,比如发送方首部中的窗口大小为1000,就表示发送方最多可以接受对方发来的1000个字节的数据量。这与发送方的数据缓存空间有关,会影响TCP的性能。

首部标志PSH:如果需要告诉接收方将数据立即全部提交给接收进程,发送方需要将PSH置为1,这里的数据是和PSH一起传送的数据以及之前接收到的全部数据。如果接收方收到了PSH为1的标志,需要立即将数据提交给接收进程,不用再等待有没有其他数据进来。

复位标志RST:当RST为1时,表示连接出现了异常情况,接收方将终止连接,通知应用层重新建立连接。

同步序号SYN:用来建立连接,涉及到TCP的三次握手。

开始建立连接时,客户端向服务器发送一个TCP分组,分组首部的SYN为1,并携带一个初始序号,表明这是一个连接请求。

如果服务器接受了连接,会向客户端发送一个TCP分组,分组中会包含SYN和ACK,都为1,同时包含一个确认序号,值为来自客户端的初始序号 + 1,表示连接已经被接受。

客户端收到上一步发来的分组后,会再向服务器发送一段确认报文分组,ACK为1,会再次携带确认序号,值是第二步来自客户端的确认序号 +1。服务端收到确认信息后,进入已经连接的状态。
在第三步的确认分组中,是可以携带要发送的数据的。

连接终止标志FIN:用来关闭连接,当一端完成数据发送任务后会发送一个FIN标志来终止连接,但因为TCP在两个方向(C-S,S-C)上会有数据传递,每个方向有各自的发送FIN & 确认关闭流程,所以会有四次交互,也称为四次挥手。

如果客户端应用层的数据发送完毕,会导致客户端的TCP报文发送一个FIN,告知服务器准备关闭数据传送。

服务器接收到这个标志后,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1,同时TCP还要向应用程序发一个文件结束符。

此时服务器关闭这个方向的连接,导致它的TCP也会发送一个FIN。

客户端接收到之后发回一个确认ACK,序号为收到的序号 + 1,连接完全关闭。

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