LWIP学习笔记5——TCP协议

1 TCP 协议

TCP 协议（TransmissionControl Protocol，传输控制协议） 它是最常用传输层协议，也是最稳定传输层协议，很多上层应用都是依赖于 TCP 协议进程传输数据，如SMTP、 FTP 等等。
一个完整的 TCP 传输必须有数据的交互，接收方在接收到数据之后必须正面进行确认，向发送方报告接收的结果，而发送方在发送数据之后必须等待接收方的确认，同时发送的时候会启动一个定时器，在指定超时时间内没收到确认，发送方就会认为发送失败，然后进行重发操作，这就是重传报文。
TCP 提供可靠的运输层， 但它依赖的是 IP 层的服务， IP 数据报的传输是无连接、 不可靠的，因此它要通过确认来知道接收方确实已经收到数据了。但数据和确认都有可能会丢失， 因此 TCP 通过在发送时设置一个超时机制（定时器） 来解决这种问题， 如果当超时时间到达的时候还没有收到对方的确认，它就重传该数据。
CP 协议是全双工通信。

1.1 窗口的概念

TCP 提供了流量控制服务（flow-control service）以消除发送方使接收方缓冲区溢出的可能性。流量控制是一个速度匹配服务，即发送方的发送速率与接收方应用程序的读取速率相匹配， TCP 通过让发送方维护一个称为接收窗口（receive window）的变量来提供流量控制。
TCP 协议中使用滑动窗口的流量控制方法，它允许接收方根据自身的处理能力来确定能接收数据的多少，因此会告诉发送方可以发送多少数据过来，即窗口的大小，而发送方尽可能将数据都多发到对方那里，所以发送方会根据这个窗口的大小发送对应的数据 。


关于窗口的概念必须强调三点：

1. 发送方的发送窗口并不总是和 接收方接收窗口一样大，因为有一定的时间滞后。
2. TCP 标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理， 通常是先临时存放在接收窗
   口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付上层的应用进程。
3. TCP 要求接收方必须有确认的功能，这样可以减小传输开销。

1.2 端口号的概念

TCP 协议的连接是包括上层应用间的连接，简单来说， TCP 连接是两个不同主机的应用连接，而传输层与上层协议是通过端口号进行识别的，如 IP 协议中以 IP 地址作为识别一样，端口号的取值范围是 0~65535，这些端口标识着上层应用的不同线程，一个主机内可能只有一个 IP 地址，但是可能有多个端口号，每个端口号表示不同的应用线程。

1.3TCP 报文段结构

2 TCP 连接

2.1 “三次握手” 建立连接

2.2 “四次挥手” 终止连接

2.3 TCP 状态

TCP 状态转移：

对图 13-14 的补充说明（很重要，要牢牢记住）：
 虚线：表示服务器的状态转移。
 实线：表示客户端的状态转移。
 图中所有“关闭”、“打开”都是应用程序主动处理。
 图中所有的“超时”都是内核超时处理。

2.4 TCP 层的工作流程示意图