TCP介绍

TCP是一种面向连接、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，在因特网协议族中，tcp是位于IP层之上，应用层之下的中间层，不同主机的应用层之间经常要可靠的，像管道一样的连接，但是ip层不提供这样的流机制，而是提供了不可靠的包交换。

应用层向TCP层发送用于网间传输的，用8位字节表述的数据流，然后TCP把数据流区分成适当长度的报文段，之后把结果传给IP层，由他来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证包发送丢包，就给每个包一个序号，同样序号也保证了传送到接受实体的包的是按照序号接受了，然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK），如果发送端实体在合理的往返时延内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失，将会被进行重新传送。TCP用一个校验和函数来检查数据是否有错误，在发送和接受时都要计算校验和。

• 在数据准确性和合法性上，TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误，在发送和接受端都要计算校验和，同时可以使用MD5认证对数据加密。
• 在保证可靠性上，采用了超时重传和捎带确认机制。
• 在流量控制上，采用滑动窗口的协议，在协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。

在拥塞控制上，采用了TCP拥塞控制算法，该算法有三个部分：加性增、乘性减；启动慢；对超时事件做出反应。

首部格式

 

TCP的首部格式图右图所示:

Source Port是源端口，16位。

Destination Port是目的端口，16位。

Sequence Number是发送数据包中的第一个字节的序列号，32位。

Acknowledgment Number是确认序列号，32位。

Data Offset是数据偏移，4位，该字段的值是TCP首部（包括选项）长度除以4。

标志位： 6位，URG表示Urgent Pointer字段有意义：

ACK表示Acknowledgment Number字段有意义

PSH表示Push功能，RST表示复位TCP连接

SYN表示SYN报文（在建立TCP连接的时候使用）

FIN表示没有数据需要发送了（在关闭TCP连接的时候使用）

Window表示接收缓冲区的空闲空间，16位，用来告诉TCP连接对端自己能够接收的最大数据长度。

---Checksum是校验和，16位。

---Urgent Pointers是紧急指针，16位，只有URG标志位被设置时该字段才有意义，表示紧急数据相对序列号（Sequence Number字段的值）的偏移。

连接建立

TCP采用三次握手协议来建立连接，当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYN+ACK，并最终对对放的SYN执行ACK确认，这种建立建立的方法剋有防止产生错误的连接，三次握手的过程如下：

1. 客户端发送SYN报文给服务器，进入SYN_SEND状态。
2. 服务器收到SYN报文，回应一个SYN（SEQ=y）ACK（ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。
3. 客户端收到服务器的SYN报文，回应一个ACK（ACK=y+1）报文，进入Established状态。

三次握手完成，TCP客户端和服务器段就可以成功的建立连接了，就可以开始传输数据了。

连接终止

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接需要经过4次握手，这是由于TCP的半关闭（half-close）造成的，具体过程如下 ：

1. 某个应用进程首先调用close,称该端执行主动关闭，该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。
2. 接受到这个FIN的对端执行被动关闭，这个FIN由TCP确认。
3. 一段时间之后，接受到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字，这导致了他的TCP也发送了一个FIN。
4. 接到这个FIN的元发送端TCP确认这个FIN。

 可靠性

TCP提供一种面向连接的。可靠的字节流服务，面向连接以为着两个使用TCP的应用在彼此交换数据包之前必须建立一饿TCP连接，在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信，广播和多播是不能用于TCP的。TCP有如下方式来保证可靠性：

1. 应用数据被分割成TCP认为最合适发送的数据块。有TCP传递给IP的信息称为报文段或者段（segment）。
2. 当TCP发送一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到这个确认，将重发这个报文段。当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认，TCP有延迟确认的功能。
3. TCP将保持它首部和数据的检验和，这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化，如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文。
4. 既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段到达也可能失序，如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
5. IP数据报会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
6. TCP还能提供流量控制，TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。
7. 重传策略
8. 窗口确认

参考连接：https://baike.baidu.com/item/TCP/33012?fr=aladdin