TCP/IP：认识TCP

TCP和UDP都处在网络模型的传输层，并且都使用相同的网络层，TCP提供一种面向连接的、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认为最适合发送的数据块，由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或者段，对于段的长度，是由一些策略决定的，和应用层相关。
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。TCP协议中有自适应的超时及重传策略。
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，而是推迟几分之一秒。
TCP将保持它首部和数据的检验和，如果出现差错，就会期望发送方重新发送。
如果有必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，确保收到的数据以正常的顺序交给应用层。
可以丢弃被认为重复的数据。
TCP还提供流量控制。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。

在传输过程中，TCP对字节流的内容不作任何解释。

一，TCP的首部布局

TCP数据被封装在一个IP数据报中，封装如下所示：

TCP首部的数据格式，如果不计任选字段，TCP首部大小为20个字节，其布局如下图所示：

二，端口号

每个TCP段都包含源端和目的端的端口号，这可以用于寻找发送端和接收端的应用进程，我们在服务器上的网络应用程序，往往都会指定一个监听端口，其实在客户端连接成功之后，客户端操作系统会自动的为TCP连接分配一个端口，用于和服务器端通讯。这两个端口加上IP首部中的源端IP和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。其实一个端口和一个IP能够唯一的标识一个socket。

三，序号

序号用来标识从TCP发送端向TCP接收端发送的数据字节流，TCP用序号对每个字节进行计数。

四，确认序号

确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号，因此，确认序号是上次已经成功收到数据字节序号加1。

五，首部长度

4 位的首部长度给出首部中32bit字（4 个字节）的数目，需要这个值是因为选项字段的长度是可变的，因为这个字段占4个位，所以TCP最多有15*4=60个字节，在没有选项的时候，长度是20字节。

六，标志比特

6个标志比特：

URG。此时16位的紧急指针有效。
ACK。确认序号有效。
PSH。接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
RST。重建连接。
SYN。同步序号用来发起一个连接。
FIN。发送端完成发送任务。

七，检验和

检验和覆盖了整个的TCP报文段：TCP首部和TCP数据。这个字段一定是由发送端计算和存储，并由接收端进行验证。

八，关于选项

最常见的可选字段是最长报文大小，也就是MSS，每个连接方通常都在通信的第一个报文段凡是SYN标志发送的时候，将MSS通告对方。

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