《TCP/IP详解 卷1:协议》 第17章 TCP:传输控制协议

 TCP如何保证可靠性:

• 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块.这和UDP完全不同,应用程序产生的数据报长度将保持不变.(由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段segment)

• 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.

• 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,通常将推迟几分之一秒.

• TCP将保持它首部数据的校验和.这是一个端对端的校验和,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将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段(希望发端超时并重发)

• 既然TCP报文端作为IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会失效,因此TCP报文段的到达也可能会失效.如果必要,TCP将对收到的数据进行重新排序,将收到的数据以正确的顺序交给应用层.

• 既然IP数据报会发生重复,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.这防止较快主机致较慢主机的缓冲区溢出.

 TCP的首部

  TCP数据被封装在一个IP数据报中:

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  TCP首部的数据格式(如果不计任选字段,通常是20个字节,一个字节8位):

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TCP的首部包括:

• 源端和目的端的端口号,用于寻找发端和收端应用进程.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.

• 序号用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示这个报文段中的第一个数据字节.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。序号是32 bit的无符号数，序号到达2^32－1后又从0开始。
   确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1.
   TCP为应用层提供全双工服务.这意味数据能在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.

• 首部长度给出首部中32bit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,正常的长度时20字节.

• 标志比特
   URG 紧急指针(urgent pointer)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。)
   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 发端完成任务

• 窗口大小
   TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小提供.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.窗口大小是一个16 bit的字段,因此窗口大小最大为65535字节.

• 选项
   最常见的可选字段是最长报文大小,又称为MSS(Maximum Segment Size).每个连接方通常都在通信的第一个报文段(为建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项.它指明本端所能接受的最大长度的报文段.

• 数据
   TCP报文段中的数据部分是可选的.当一个连接建立和一个连接终止时,双方交换的报文段仅有TCP首部.如果一方没有数据要发送,也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据.在处理超时的许多情况下,也会发送不带任何数据的报文段.