TCP/IP-学习笔记6-TCP协议

一、TCP协议

TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。在一个 TCP 连接中,仅有两方进行彼此通信。

TCP 提供可靠性的方法:

  • 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同,应用程序产生的数据报长度将保持不变。
  • 当TCP发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,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。这个确认不是立即发送,通常将推迟几分之一秒。(why?)
  • 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段(希望发端超时并重发)。
  • IP数据报的到达可能会失序,因此TCP报文段的到达也可能会失序。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。
  • IP数据报会发生重复,TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
  • 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。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

TCP对字节流的内容不作任何解释。TCP不知道传输的数据字节流是二进制数据,还是ASCII字符、EBCDIC字符或者其他类型数据。对字节流的解释由TCP连接双方的应用层解释。


1.1报文

TCP首部通常是20字节。

 

每个TCP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IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。

一个IP地址和一个端口号也称为socket。

序号(32位)

用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。TCP用序号对每个字节进行计数。

确认序号(32位)

包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。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标志为1时确认序号字段才有效。

首部长度(4位)

首部长度给出首部中32bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit,因此TCP最多有60字节的首部。然而,没有任选字段,正常的长度是20字节。

6 个标志比特(1位)

他们多个可同时被设置为 1。

  • URG 紧急指针(urge pointer)为1,表示后续紧急指针有效
  • ACK  为1表示确认序号有效。
  • PSH  为1 表示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层
  • RST  为1表示重建连接
  • SYN 为1表示同步序号用来发起一个连接
  • FIN  为1表示发送端完成发送

窗口大小(16位)

TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数,起始于确认序号字段指明的值,这个值是接收端正期望接收的字节。

检验和(16位)

包含了TCP首部和数据的校验。

紧急指针(16位)

只有当URG标志位1时候,才有效。紧急指针是一个正的偏移量,和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。

什么是紧急数据?

可选字段(32位)

最常见的可选字段是最长报文大小,又称为MSS(Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段(为建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。

 

TCP连接的建立(3次握手)

 

TCP连接的断开(4次挥手)

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