深入理解TCP协议及其源代码

tcp协议

  1特点

  面向连接的

  可靠的

  基于字节流的(UPD面向报文,不会拆包)

  2tcp报头:

  深入理解TCP协议及其源代码_第1张图片

  

  16位源端口号:16位的源端口中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是标识报文的返回地址。

  16位目的端口号:16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。

  32位序号:32位的序列号由接收端计算机使用,重新分段的报文成最初形式。当SYN出现,序列码实际上是初始序列码(Initial Sequence Number,ISN),而第一个数据字节是ISN+1。这个序列号(序列码)可用来补偿传输中的不一致。

  32位确认序号:32位的序列号由接收端计算机使用,重组分段的报文成最初形式。如果设置了ACK控制位,这个值表示一个准备接收的包的序列码。

  4位首部长度:4位包括TCP头大小,指示何处数据开始。

  保留(6位):6位值域,这些位必须是0。为了将来定义新的用途而保留。

  标志:6位标志域。表示为:紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是:URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。

  16位窗口大小:用来表示想收到的每个TCP数据段的大小。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。窗口大小是一个16字节字段,因而窗口大小最大为65535字节。

  16位校验和:16位TCP头。源机器基于数据内容计算一个数值,收信息机要与源机器数值 结果完全一样,从而证明数据的有效性。检验和覆盖了整个的TCP报文段:这是一个强制性的字段,一定是由发送端计算和存储,并由接收端进行验证的。

  16位紧急指针:指向后面是优先数据的字节,在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置,紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段。

  选项:长度不定,但长度必须为1个字节。如果没有选项就表示这个1字节的域等于0。

  数据:该TCP协议包负载的数据。
  标志位功能:

  URG:紧急标志。紧急标志为"1"表明该位有效。

  ACK:确认标志。表明确认编号栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。TCP报头内的确认编号栏内包含的确认编号(w+1)为下一个预期的序列编号,同时提示远端系统已经成功接收所有数据。

  PSH:推标志。该标志置位时,接收端不将该数据进行队列处理,而是尽可能快地将数据转由应用处理。在处理Telnet或rlogin等交互模式的连接时,该标志总是置位的。  

  RST:复位标志。用于复位相应的TCP连接。

  SYN:同步标志。表明同步序列编号栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号,该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。在这里,可以把TCP序列编号看作是一个范围从0到4,294,967,295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。

  FIN:结束标志。

  3三次握手:

  深入理解TCP协议及其源代码_第2张图片

  三次握手主要是为了防止“已失效的连接请求报文段”突然又传送到了B,因而产生错误。假如是两次握手,这样一个场景,A发送SYN请求建立连接,但是第一次的包在网络滞留,那么A会再次发送一个SYN请求建立连接,第二次连接生效,传送数据,然后再关闭连接,这个时候第一次的请求到达了服务端,连接立马建立,但是这个连接就是浪费的。
  4.四次挥手:

  深入理解TCP协议及其源代码_第3张图片

  TIME-WAIT状态必须等待2MSL原因:

  ①为了确保A发送的最后一个ACK到达B。如果不等待,这个请求如果丢失了话,就不会重传。

  ②A在发送完最后一个ACK的报文段后,再经过2MSL的时间,可以确保所有的报文段都从网络中消失。

  TCP如何保证传输的可靠性?

  检验和 (如果出现差错就丢弃)

  确认应答+序列号 序列号可以重排序

  超时重传

  流量控制

  如何解决TCP粘包? 

  发送到固定大小

  添加分割标志

  首部添加长度标示位  

  TCP拥塞避免

  慢启动  

  拥塞避免算法 线性增长  

  快重传 失序的报文段,发送重复确认,规定3次就重传

  快恢复

 

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