2.1 TCP的服务
尽管TCP和UDP都使用相同的网络层(IP),TCP向应用层提供与UDP完全不同的服务。TCP提供的是一种面向连接、可靠的字节流服务。
面向连接通常意味着两个使用TCP的应用(通常是一个客户端一个是服务器)在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP链接,在一个TCP链接中仅有两方彼此通信。
TCP通过下列方式提供可靠性:
- 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。UDP不同的是,应用程序的数据报长度保持不变。TCP传给IP的信息单位被称作报文段
- 当TCP收到发自TCP链接另一端的数据,它将发送一个确认。确认不是立即发送,通常推迟几分之一秒
- 当TCP发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端收到这个段。如没能及时收到确认,将会重发
- TCP保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端到检验和, 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将丢弃这个报文段并不确认收到此报文段, 发送端超时并且重发。
- IP数据报会重复,TCP接受端必须丢弃重复数据。
- 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。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。
2.2 TCP的首部
TCP数据被封装在一个IP数据报中,如图2-1所示。
图17-1 TCP数据在IP数据报中的封装.png
图2-2显示TCP首部的数据格式。如果不计任何选字段,它通常是20个字节。
图2-2 TCP包首部.png
- 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。这个两个值加上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。
- 有时一个IP地址和一个端口号也称作一个插口(socket)。插口对(socketpaor)(包含客户端IP地址、客户端端口号、服务器IP地址和服务器端口号)可唯一确定互联网中的每个TCP链接双方。
- 序号用来标识从TCP发端向TCP收端发的的数据字节流,它标示在这个报文段中第一个数据的字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动,则TCP用序号对每个字节进行计数。序号32bit的无符号数,序号到达2的32次方－1后又从0开始。
- 当建立一个新的连接时,SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的出事序号ISN(Initial Sequence Number)。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1,因为SYN标志消耗了一个序号。
- 既然每个传输的字节都被计数,确认序号包含发送确认的一段所期望收到的下个序号,因此,确认序号应当是上次已经成功收到的数据字节加一,只有ACK标志位一的时候确认序号才有效。
- 发送ACK无需任何代价 ,因为32bit的确认序号字段和ACK标志一样,总是TCP首部的一部分,因此我们看到一旦有一个连接建立起来,这个字段总是被设置,ACK标志也总是被设置为1
- TCP为应用层提供全双工服务,这意味数据能再两个方向上独立地进行传输,因此连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。
- TCP可以表述为一个没有选择确认或否认的滑动窗口协议,我们说TCP缺少选择确认是因为TCP首部中的确认序号表示发方已成功收到字节,但不包含确认序号所指的字节目前还无法对数据流中选定的部分进行确认。
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。在TCP中6个标志bit.他们中的多个可以同时被设置为1
- TCP的流量控制由链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受的字节
- 检验和覆盖了整个TCP报文段,一定是由发端计算和存储,并由收端进行验证
- URG(紧急指针)只有当URG标致置1时紧急指针才有效,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。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的 一种方式。
- 最常见的可选字段是最长的报文大小,又称作MSS(Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在第一报文段中指明这个选项,它指明本端所能接收的最大长度报文段。
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