TCP的可靠性

TCP数据报首部格式

TCP数据报首部格式

TCP首部标志位的含义

建立连接——三次握手

三次握手

TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接，如图1所示。

1. 第一次握手：建立连接时，客户端A发送SYN包（seq=x）到服务器B，并进入SYN_SEND状态，等待服务器B确认。
2. 第二次握手：服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=y），即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN_RECV状态。
3. 第三次握手：客户端A收到服务器B的SYN＋ACK包，向服务器B发送确认包ACK（ack=y+1），此包发送完毕，客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

确认号(ack)：其数值等于发送方的发送序号(seq) +1(即接收方期望接收的下一个序列号)。

断开链接——四次挥手

四次挥手

关闭行为是在发起方数据发送完毕之后，给对方发出一个FIN（finish）数据段。直到接收到对方发送的FIN，且对方收到了接收确认ACK之后，双方的数据通信完全结束，过程中每次接收都需要返回确认数据段ACK。
详细过程：

• 第一阶段 客户机发送完数据之后，向服务器发送一个FIN（seq = m）；

  • 服务器收到FIN(seq = m)后，返回确认段ACK（ack = m+1），关闭服务器读通道；
  • 客户机收到ACK(ack = m+1)后，关闭客户机写通道；

• （此时，客户机仍能通过读通道读取服务器的数据，服务器仍能通过写通道写数据）

• 第二阶段 服务器发送完数据之后，向客户机发送一个FIN（seq = n，ack = m+1）；

  • 客户机收到FIN(seq = n , ack = m+1)后，返回确认段ACK（seq = m+1，ack = n+1），关闭客户机读通道；
  • 服务器收到ACK(seq = m+1，ack = n+1)后，关闭服务器写通道。

这是标准的TCP关闭两个阶段，服务器和客户机都可以发起关闭，完全对称。

连接过程中

1. 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。(将数据截断为合理的长度)
2. 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。(超时重发)
3. 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 。(对于收到的请求，给出确认响应)(之所以推迟，可能是要对包做完整校验)
4. TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，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将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。 (校验出包有错，丢弃报文段，不给出响应，TCP发送数据端，超时时会重发数据)
5. 既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。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。 (对失序数据进行重新排序，然后才交给应用层)
6. 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。(对于重复数据，能够丢弃重复数据)
7. 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。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。(TCP可以进行流量控制，防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出)TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。