【计算机网络笔记】传输层——TCP特点与段结构

系列文章目录

什么是计算机网络？
什么是网络协议？
计算机网络的结构
数据交换之电路交换
数据交换之报文交换和分组交换
分组交换 vs 电路交换
计算机网络性能（1）——速率、带宽、延迟
计算机网络性能（2）——时延带宽积、丢包率、吞吐量/率
计算机网络体系结构概念
OSI参考模型基本概念
OSI参考模型中非端-端层（物理层、数据链路层、网络层）功能介绍
OSI参考模型中端-端层（传输层、会话层、表示层、应用层）功能介绍
TCP/IP参考模型基本概念，包括五层参考模型
网络应用的体系结构
网络应用进程通信
网络应用对传输服务的需求
Web应用之HTTP协议（涉及HTTP连接类型和HTTP消息格式）
Cookie技术
Web缓存/代理服务器技术
传输层服务概述、传输层 vs. 网络层
传输层——多路复用和多路分用
传输层——UDP简介
传输层——可靠数据传输原理之Rdt协议
传输层——可靠数据传输之流水线机制与滑动窗口协议

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TCP特点概述

更具体的内容可以查看RFCs-793, 1122, 1323, 2018, 2581。

TCP的特点是：

• TCP提供的是一种点对点的通信机制。所以只能有一个发送方，一个接收方。

• 提供可靠的、按序的字节流传输机制。

• 使用流水线机制。这里面窗口尺寸的设置比较复杂，并不是简单设置一个常数就可以了。而是基于流水线机制进行动态的调整。

• 在发送方和接受方都有缓存（从缓存的角度来看，TCP像SR）。

• TCP是面向连接的协议。所以：

  • 通信双方在发送数据之前必须建立连接；
  • 这种连接是端-端的，所以连接状态只在连接的两端中维护（比如我们的计算机和百度的服务器） ，在沿途节点中并不维护状态；
  • TCP连接包括：两台主机上的缓存、连接状态变量、socket 等。

• TCP是全双工(full-duplex)。即同一连接中能够传输双向数据流。

• 提供流量控制机制和拥塞控制机制

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TCP段结构

• 序列号和ACK序列号不是段的编号，而是利用数据的字节数来计数。
• U选项代表紧急数据，一般不使用
• A是标志位，来指示ACK number那个字段是否有效
• P是PUSH，要求立刻把数据推送给上层，一般来说也不用
• RST、SYN和FIN是用来进行连接的建立、拆除等等的标志位

TCP段中的序列号指的是段（segment）中第一个字节的编号，而不是segment的编号。比如把1K的字节的数据，拆成了两个段，那么第二个段的序列号不是2也不是1，一般是500或501，即这个段中第一个字节的编号。此外，建立TCP连接时，双方随机选择序列号。

ACK number里面是希望接收到的下一个字节的序列号。并且TCP当中的ACK使用累积确认的机制（从确认的角度来看，TCP像GBN）。累计确认是该序列号之前的所有字节均已被正确接收到。

TCP中并没有规定如何处理乱序到达的段，需要由TCP的实现者做决策。

比如下面这张图，使用telnet远程登录到主机B，主机A这边输入一个字符，主机B那边收到会回传：建立连接后，当用户输入C这个字符后，会产生一个TCP段，段的序列号为42，ACK number是79，这两个数字是建立连接时随机选择的，意味着期望收到的下一个字节的序列号是79，主机B回传这个字符，返回的段的序列号是79，ACK number是43，43是因为前一个段的编号是42，而且装了一个字符，即一个字节，所以下一个希望收到的段的编号是43，并且意味着43号之前的段都收到了。这时主机A再发送一个确认，但没有装数据。