计算机网络协议之TCP

传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写：TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。

OSI模型

tcp报文格式

• 源端口、目的端口：和IP协议中的源IP、目的IP一起确定每一个确定的连接。TCP的包是没有IP地址的，那是IP层上的事。
• Sequence Number是包的序号，用来解决网络包乱序（reordering）问题。
• Acknowledgement Number就是ACK——用于确认收到，用来解决不丢包的问题。
• 首部长度 (数据偏移,Header Length)：由于选项部分长度可变，所以需要首部长度字段明确表示首部的长度。
• Window又叫Advertised-Window，也就是著名的滑动窗口（Sliding Window），用于解决流控，指定流控窗口的大小。
• 控制标记位:
  • URG (Urgent Bit)：紧急指针是否有效，1表示有效
  • ACK (Acknowledgment Bit)：1表示确认号字段有效
  • PSH (Push Bit)：接收方是否尽快将报文段交给应用层，1表示有效，接收方应该尽快将报文段交给应用层而不用等待缓冲区装满。
  • RST (Reset Bit)：重建连接，为1表示出现严重差错。可能需要重新建立TCP连接。可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。
  • SYN (Synchronize Bit)：用于发起一个连接，为1表示这是连接请求或是连接接受请求，用于建立连接和使顺序号同步。
  • FIN (Finish Bit)：用于关闭连接，为1表示发送方没有数据要传输了，要求释放连接。
• 校验和 (Checksum)：用于校验数据的完整性。
• 紧急指针 (Urgent Pointer)：当URG为1时生效，用于TCP发送端向接受端发送紧急数据。

tcp状态机、三次握手和四次挥手

• 对于建链接的3次握手，主要是要初始化Sequence Number 的初始值。通信的双方要互相通知对方自己的初始化的Sequence Number（缩写为ISN：Inital Sequence Number）——所以叫SYN，全称Synchronize Sequence Numbers。也就上图中的 x 和 y。这个号要作为以后的数据通信的序号，以保证应用层接收到的数据不会因为网络上的传输的问题而乱序（TCP会用这个序号来拼接数据）。
• 对于4次挥手，因为TCP是全双工的，所以，发送方和接收方都需要FIN和ACK。
• 主动断开链接的一方，会出现 TIME_WAIT 状态。

参考

• 传输控制协议
• TCP/IP Guide
• TCP/IP Reference
• TCP 的那些事儿（上）
• TCP: About FIN_WAIT_2, TIME_WAIT and CLOSE_WAIT