你真的懂接口测试基础之TCP、UDP和TCP/IP协议组吗？

浅浅的花香味﹌ 2021-09-24 19:04 217阅读 0赞

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**基础知识篇**

### **TCP与UDP的区别** ###

TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的  
UDP程序结构较简单  
TCP 是面向字节流的，UDP 是基于数据报的  
TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包  
TCP 保证数据顺序，UDP 不保证

**TCP 为什么是可靠连接**

*  通过 TCP 连接传输的数据无差错，不丢失，不重复，且按顺序到达。
 *  TCP 报文头里面的序号能使 TCP 的数据按序到达
 *  报文头里面的确认序号能保证不丢包，累计确认及超时重传机制
 *  TCP 拥有流量控制及拥塞控制的机制

**UDP 的主要应用场景**

*  需要资源少，网络情况稳定的内网，或者对于丢包不敏感的应用，比如 DHCP 就是基于 UDP 协议的。
 *  不需要一对一沟通，建立连接，而是可以广播的应用。因为它不面向连接，所以可以做到一对多，承担广播或者多播的协议。
 *  需要处理速度快，可以容忍丢包，但是即使网络拥塞，也毫不退缩，一往无前的时候

**基于 UDP 的几个例子**

*  直播。直播对实时性的要求比较高，宁可丢包，也不要卡顿的，所以很多直播应用都基于 UDP 实现了自己的视频传输协议
 *  实时游戏。游戏的特点也是实时性比较高，在这种情况下，采用自定义的可靠的 UDP 协议，自定义重传策略，能够把产生的延迟降到最低，减少网络问题对游戏造成的影响
 *  物联网。一方面，物联网领域中断资源少，很可能只是个很小的嵌入式系统，而维护 TCP 协议的代价太大了；另一方面，物联网对实时性的要求也特别高。比如 Google 旗下的 Nest 建立 Thread Group，推出了物联网通信协议 Thread，就是基于 UDP 协议的

### **运行在TCP协议上的协议：** ###

*  HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议），主要用于普通浏览。
 *  HTTPS（Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL，安全超文本传输协议）,HTTP协议的安全版本。
 *  FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议），由名知义，用于文件传输。
 *  POP3（Post Office Protocol, version 3，邮局协议），收邮件用。
 *  SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议），用来发送电子邮件。
 *  TELNET（Teletype over the Network，网络电传），通过一个终端（terminal）登陆到网络。
 *  SSH（Secure Shell，用于替代安全性差的TELNET），用于加密安全登陆用。

### **运行在UDP协议上的协议：** ###

*  BOOTP（Boot Protocol，启动协议），应用于无盘设备。
 *  NTP（Network Time Protocol，网络时间协议），用于网络同步。
 *  DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），动态配置IP地址。

### **TCP/IP 四层协议** ###

1.四层协议

应用层  
传输层  
网络层  
数据链路层  
（物理层）

![format_png][]

2.TCP/IP分层的目的：  
（1）将网络的通信过程划分为小一些、简单一些的部件，有助于各个部件的开发、设计和故障排除；  
（2）通过网络组件的标准化，允许多个供应商开发，鼓励产业标准化；  
（3）允许各种类型的网络硬件和软件相互通信；  
（4）防止某一层的改动影响到其它层，有利于开发（主要）。

3.各层的主要协议：

**![format_png 1][]**（1）应用层： HTTP(超文本传输协议 80), HTTPS(更安全的超文本传输协议 443), FTP(文件传输协议), SMTP(简单邮件传输协议), DNS(域名服务)，ping命令（调试网络环境），OSPF(开放最短路径优先)；  
应用层处理应用程序的逻辑，且应用层在用户空间。

（2）传输层： UDP(用户数据报协议), TCP(传输控制协议)；  
传输层采用端到端的通信方式，其中：  
UDP：不可靠的，无连接的，基于数据报的协议；  
TCP：可靠的，面向连接的，基于字节流的协议；

（3）网络层： IP(因特网协议), ICMP(控制报文协议), ARP(地址解析协议), RARP(反向地址转换协议)；  
网络层主要实现数据包的选路和转发。

（4）数据链路层： 传输单位是帧，分为逻辑链路控制子层（LLC），媒体访问控制子层（MAC）；  
数据链路层是网卡接口的驱动程序，处理数据在物理媒介的传输

（5）物理层： 传输单位是比特流  
传输的主要介质：集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。

**一次完整的HTTP请求与响应涉及了哪些知识？**  
答：包括TCP三次握手和TCP的四次挥手

### **TCP 三次握手 建立连接** ###

所有的问题，首先都要建立连接，所以首先是连接维护的问题***(而UDP是不需要确认的，直接传输数据)***  
TCP 的建立连接称为三次握手，可以简单理解为下面这种情况：

> A：您好，我是 A  
> B：您好 A，我是 B  
> A：您好 B

至于为什么是三次握手我这里就不细讲了，可以看其他人的博客，总结的话就是通信双方全都有来有回  
对于 A 来说它发出请求，并收到了 B 的响应，对于 B 来说它响应了 A 的请求，并且也接收到了响应。

> TCP 的三次握手除了建立连接外，主要还是为了沟通 TCP 包的序号问题。

A 告诉 B，我发起的包的序号是从哪个号开始的，B 同样也告诉 A，B 发起的 包的序号是从哪个号开始的。

双方建立连接之后需要共同维护一个状态机，在建立连接的过程中，双方的状态变化时序图如下所示：  
状态变化时序图  
![format_png 2][]

**第一次握手：**

客户端想要连接，创建传输控制块TCB，状态变为主动打开。发送给服务器不包含数据内容的连接请求报文。该请求报文首部中同步位SYN=1，同时选择一个初始序列号seq=x（携带了x个字节）。然后客户端进入 SYN-SENT （同步已发送）状态，告诉服务器我想和你同步连接。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。

**第二次握手：**

TCP服务器收到连接请求报文，如果同意连接则发送确认报文。为了保证下次客户端发送报文时seq序列号是正确的，需要发送确认号ack=x+1，同时确认号ack要生效必须发送ACK=1，再加上同步位SYN=1，序列号seq=y（携带Y个字节），然后服务器也进 入SYN-RCVD (同步已收到) 状态，完成同步连接。这个报文也是SYN报文，也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。

**第三次握手：**

客户端收到确认后还要再向服务器发送确认报文。确认报文已经不是请求报文SYN了，不再包含SYN同步位。发送的内容有序列号seq=x+1（和第二次握手的ACK对应），确认号ack=y+1，ACK=1。客户端发送确认报文以后进入ESTABLISHED（已建立）状态，服务器接收到确认报文以后也进入ESTABLISHED状态。此时TCP连接完成建立。

然后就可以发送TCP接收到Http的数据包后生成的新数据包了！

### **TCP 四次挥(分)手 断开连接** ###

说完建立连接，再说下断开连接，也被称为四次挥手，可以简单理解如下

> A：B 啊，我不想玩了  
> B：哦，你不想玩了啊，我知道了  
> 这个时候，只是 A 不想玩了，即不再发送数据，但是 B 可能还有未发送完的数据，所以需要等待 B 也主动关闭。  
> B：A 啊，好吧，我也不玩了，拜拜  
> A：好的，拜拜

这样整个连接就关闭了，当然上面只是正常的状态，也有些非正常的状态（比如 A 说完不玩了，直接跑路，B 发起的结束得不到 A 的回答，不知道该怎么办或则 B 直接跑路 A 不知道该怎么办），TCP 协议专门设计了几个状态来处理这些非正常状态

![format_png 3][]

**解读：**断开的时候，当 A 说不玩了，就进入 FIN\_WAIT\_1 的状态，B 收到 A 不玩了的消息后，进入 CLOSE\_WAIT 的状态。

A 收到 B 说知道了，就进入 FIN\_WAIT\_2 的状态，如果 B 直接跑路，则 A 永远处于这个状态。TCP 协议里面并没有对这个状态的处理，但 Linux 有，可以调整 tcp\_fin\_timeout 这个参数，设置一个超时时间。

如果 B 没有跑路，A 接收到 B 的不玩了请求之后，从 FIN\_WAIT\_2 状态结束，按说 A 可以跑路了，但是如果 B 没有接收到 A 跑路的 ACK 呢，就再也接收不到了，所以这时候 A 需要等待一段时间，因为如果 B 没接收到 A 的 ACK 的话会重新发送给 A，所以 A 的等待时间需要足够长。

**第一次挥手：**

客户端从ESTABLISHED状态变为主动关闭状态，客户端发送请求释放连接报文给服务器，FIN=1，seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。

**第二次挥手：**

服务器接收到客户端发来的请求释放报文以后，发送确认报文告诉客户端我收到了你的请求，内容差不多就是seq=v，ack=u+1，ACK=1，此时服务器进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。

为什么是CLOSE-WAIT状态？可能自己服务器这端还有数据没有发送完，所以这个时候整个TCP的连接就变成了半关闭状态。服务器还能发送数据，客户端也能接收数据，但客户端不能再发送数据了，只能发送确认报文。

客户端接收到服务器传来的确认报文以后，进入 FIN-WAIT-1（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放的报文（在这之前，还需要接受服务器没有发送完的最后的数据）。

**第三次挥手：**

服务器所有的数据都发送完了，认为可以关闭连接了，于是向客户端发送连接释放报文，内容FIN=1，seq=w，ack=u+1（客户端没发送消息，所以提醒客户端下一次还是从u+1开始发送序列），ACK=1。此时服务器进入了 LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端发送确认报文。

**第四次挥手：**

客户端接收到了服务器发送的连接释放报文，必须发出确认。确认报文seq=u+1，ack=w+1，ACK=1。此时客户端进入 TIME-WAIT （时间等待）状态，但是没有立马关闭。此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。

**Appium往期推文：**

1.  **[Appium移动端自动化测试--基础预热][Appium_--]**
2.  **[Appium移动端自动化测试--搭建测试环境][Appium_-- 1]**
3.  **[Appium移动端自动化测试--录制测试用例并运行][Appium_-- 2]**
4.  **[Appium移动端自动化测试--使用IDE编辑并强化脚本][Appium_--_IDE]**
5.  [**Appium移动端自动化测试--控件定位方法**][Appium_-- 3]
6.  [**Appium移动端自动化测试--元素操作与触摸动作**][Appium_-- 4]
7.  [**Appium移动端自动化测试--搭建模拟器和真机环境**][Appium_-- 5]
8.  [**Appium移动端自动化测试--测试用例改造**][Appium_-- 6]
9.  **[Appium移动端自动化测试--capability使用和常用设备交互命令][Appium_--capability]**

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**文章合集**

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**[软件测试方法汇总][Link 1] | [Postman接口参数化][Postman] ****|**** [测试用例设计][Link 2] ****|**** [安卓APP抓包][APP]**

**视频教程**

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[Linux]: https://blog.csdn.net/zbj18314469395/article/details/108989332
[Java]: https://blog.csdn.net/zbj18314469395/article/details/109127522
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