TCP协议

TCP是一个面向连接的协议，在发送数据之前，必须在双方之间建立一条连接。

 

TCP首部

　　　　　　　　　　TCP数据封装在IP数据报中

　　　　　　　　　　　　　　TCP包首部

下面简单说明部分字段的作用：

端口号：通讯双方由IP地址和端口号标识。

4位首部长度：表示TCP协议头的长度，以4字节为单位。因此TCP最长协议头是4×15=60字节，如果没有选项字段，TCP协议头最短20字节。

6个标志比特含义：URG：紧急指针有效； ACK：确认序号有效； PSH：接收方应尽快将这个报文段交给应用层； RST：重新连接； SYN：同步序号用来发起一个连接； FIN：发端完成发送任务

窗口大小：提供TCP的流量控制

检验和：由发端计算和存储，由收端进行验证

 

 

通讯时序

　　　　　　　　　　TCP通讯时序图

建立连接过程：

1. 客户端发出段1，SYN表示连接请求。序号是1000，这个序号在网络通讯中用作临时的地址，每发送一个数据字节，这个序号加1，这样在接收端可以根据序号排出数据包的正确顺序，也可发现丢包的情况，另外规定SYN位和FIN位也必须占一个序号。这次没有发送数据，但是发送了SYN位，因此下次再发送应该用序号1001。mss表示最大段尺寸，如果一个段太大，封装成帧后超过了链路层的最大帧长度，就必须在IP层分片，为避免这种情况，客户端声明自己的最大尺寸，建议服务器发来的段不要超过这个长度。
2. 服务端发出段2，也带有SYN位，同时置ACK位表示确认，确认序号是1001，表示“我接收到了序号1000及其以前所有的段，请你下次发送序号为1001的段”，也就应答了客户端的连接请求，同时也给客户端发出一个连接请求，同时声明最大尺寸为1024.
3. 客户端发出段3，对服务器的连接请求进行应答，确认序号是8001。

以上便是建立连接三次握手的具体过程。在TCP通讯中，如果一方接收到对方发来的段，读出其中的目的端口号，发现本机并没有进程使用此端口，就会应答一个包含RST位的段给另一方。

数据传输过程：

1. 客户端发出段4，包含从序号1001开始的20个字节数据。
2. 服务器发出段5，确认序号为1021，对序号1001-1020的数据表示确认收到，请求发送序号1021开始的数据。服务器应答的同时也向客户端发送从序号8001开始的10字节数据，这称为piggyback（捎带确认）
3. 客户端发出段6，对序号8001-8010的数据表示确认收到，请求发送序号8011开始的数据。

在数据传输过程中，ACK和确认序号是非常重要的，应用程序交给TCP协议发送的数据会暂存在TCP层的发送缓冲区中，发出数据包给对方之后，只有收到对方应答的ACK段才知道该数据包确实发送到了对方，可以从发送缓冲区中释放掉了。如果因为网络故障丢失了数据包或者丢失了对方回复的ACK段，经过等待超时后的TCP协议自动将发送缓冲区中的数据包重发。

关闭连接过程：

1. 客户端发出段7，FIN位表示关闭连接的请求。
2. 服务器发出段8，应答客户端的关闭连接请求。
3. 服务器发出段9，也包含FIN位，向客户端发送关闭连接请求。
4. 客户端发出段10，应答服务器的关闭连接请求。

建立连接是三次握手，关闭连接通常需要4段，服务器的应答和关闭连接请求通常不合并在一个段中，因为有连接半关闭的情况，这种情况下客户端不能发给服务器，但服务器还能发给客户端。

 

 

流量控制

　　TCP协议通过“滑动窗口”机制进行流量控制。