TCP: 传输控制协议

本系列文章旨在巩固网络编程理论知识，后续将结合实际开展深入理解的文章。

TCP的服务

T C P和U D P都使用相同的网络层（I P），T C P却向应用层提供与U D P完全不同的服务。
T C P提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。

• 面向连接意味着两个使用T C P的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据之前必须先建立一个T C P连接。
• T C P通过一系列方式来提供可靠性
  • 超时及重传策略
  • 保序
  • 流量控制
• T C P不在字节流中插入记录标识符，将这称为字节流服务（byte stream service）。

TCP 的首部

T C P数据被封装在一个I P数据报中：

下图为T C P首部的数据格式。如果不计任选字段，它通常是2 0个字节。

1. 每个T C P段都包含源端和目的端的端口号，用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上I P首部中的源端I P地址和目的端I P地址唯一确定一个T C P连接。即，四元组(s:ip+port, t:ip+port)唯一确定一个TCP连接。有时，一个I P地址和一个端口号也称为一个插口（ s o c k e t）。

2. 序号用来标识TCP报文段中的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则 T C P用序号对每个字节进行计数。序号是32 bit的无符号数，序号到达2^32－1后又从0开始。

3. 同步SYN：同步SYN=1表示这是一个连接请求或连接接受报文

4. 既然每个传输的字节都被计数，确认序号：占4字节，表示接收方期望收到的下一个字节的序列号。因此，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加 1。只有ACK=1时，确认序号字段才有效。

5. 发送A C K无需任何代价，因为32 bit的确认序号字段和A C K标志一样，总是T C P首部的一部分。因此，我们看到一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置， A C K标志也总是被设置为1

6. 推送PSH：接收TCP收到PSH=1的报文段，就尽快地交付接收应用进程

7. 复位RST：当RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错

8. T C P的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供

9. 终止FIN：用来释放一个连接

10. 检验和：占2字节，检验和覆盖了整个的T C P报文段：T C P首部和T C P数据。这是一个强制性的字段，由发端计算和存储，并由收端进行验证。

11. 紧急指针：占16位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节

12. 选项：长度可变，包括最大报文段长度MSS等

注意：确认序号ack和标志位中的ACK不是一个东西哦！

小结

T C P将用户数据打包构成报文段；它发送数据后启动一个定时器；另一端对收到的数据进行确认，对失序的数据重新排序，丢弃重复数据； T C P提供端到端的流量控制，并计算和验证一个强制性的端到端检验和。