TCP协议

TCP/IP的分层

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TCP,UDP是最著名的两种运输层协议,它们都使用网络层中的IP协议。虽然IP协议是不可靠的服务,但是TCP却提供了一种可靠的运输层服务。
TCP有众多应用,比如Telnet、FTP、SMTP等。

TCP,全称Transmission Control Protocol 传输控制协议。TCP是一种面向连接的,可靠的字节流服务。

TCP通过下列方式来提供可靠性
  • 应用数据被分割成TCP认为合适的数据块。这一点和UDP不同,UDP不会改变数据报文的长度。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或者段。
  • 当TCP发出一个报文段后,它会启动一个定时器,等待目的端收到这个报文段,如果不能及时收到一个来自目的端的确认,它将重发这个报文段。(这里用到了超时重传策略)
  • 当TCP收到另一端的数据时,它会发送一个确认,这个确认不是立即发送,而是在几分之一秒之后。
  • TCP将保持它首部和数据的校验和。这是端到端的校验和,目的是检测数据在传输过程中的变化。如果收到的校验和有差错,TCP将会丢弃这个报文段,并不会给目的端发送确认,期望目的端重新发送(超时重传策略)。
  • TCP报文段作用IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会是乱序的,因此TCP报文段的到达也可能是乱序的。如果必要,TCP会将收到的数据进行重新排序,然后把收到的数据以正确的顺序交给应用层。
  • IP数据报可能会发生重复,TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
  • TCP还能提供流量控制,TCP连接的每一个地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受缓冲区可以容纳的数据量。这将防止较快主机导致较慢主机缓冲区溢出。

有一点要注意,TCP只负责传输,它并不知道传输的是什么类型的数据,在这里都是字节流。只有到了应用层才能被解析。

TCP的首部

TCP在运输层,IP在网络层,一个IP数据报的内部是这样的。


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TCP首部都放了什么呢?如下图:
如果不计任选字段,它通常是20个字节。(8位是一个字节)


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下面得说一下它们的作用。
前4个字节,存放了源端和目的端口号,用于寻找收端和发端应用进程。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。
第5-8字节,表示序号。这个序号的作用是用来标识从TCP发送端到接受端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
第9-12字节,表示确认序号,里面放的是,发送确认的一端所期望收到的下一个序号
6个标志bit:
U R G 紧急指针( u rgent pointer)有效。
A C K 确认序号有效。
P S H 接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
R S T 重建连接。
S Y N 同步序号用来发起一个连接。
F I N 发端完成发送任务。
校验和:这是一个强制性字段,由发端计算和存储,并由收端进行验证。
第15-16字节:活动窗口协议。

插一句,TCP为应用层提供的是全双工服务,也就是说数据可以在两个方向上独立的进行传输。

总结:TCP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。

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