浅谈TCP协议

学习计算机网络的过程中，我们知道可以将网络划分成五层模型。从上到下依次是应用层、传输层（运输层）、网络层、数据链路层、物理层。而TCP协议是tcp/ip协议族中的一个最重要的协议。TCP协议性对于IP协议更接近应用层，对应用程序具有更强的操作性。
对于传输层来说,TCP与UDP是本层两个主要协议。两者的不同在于 TCP提供面向连接、安全可靠的流式服务，UDP提供的是无连接、不可靠的数据报服务。
下面给大家详细介绍TCP协议与UDP协议。
TCP协议
使用TCP协议，双方必须先建立连接、然后才能写入数据，且双方必须分配相对应的内核资源。TCP协议还是全双工，因此双方读写可以通过一个连接进行，但如果数据交换完成以后，必须断开连接，使系统得以释放资源。
TCP协议是一对一的协议，所以基于广播和多播的应用程序不能使用TCP协议。
流式服务：数据没有边界限制，多次发送，可以被一次接收，可能会出现粘包问题。
tcp头部信息

16位端口号：告知主机该报文的从那个端口发送到那个端口去。进行TCP通信时，通常客户端会临时选择一个端口号，而服务器则使用知名服务端口号。知名服务端口号一般存放在etc/services中。
32位序列号：一次TCP通信过程中（连接到关闭），某一传输方向上字节流的编号。例如：发送1025——2048个字节，那么该字节的编号就是n+1025
32位确认号：用作另一方发送来的TCP报文段的响应，其值是收到的TCP序列号+1.
4位头部长度；标识该TCP报文有多少个32bit的字（4字节）
ACK标志：表示确认号是否有效，我们称携带ACK标志的TCP报文段为确认报文段
SYN标志：表示请求建立一个连接，我们称携带SYN标志的TCP报文段为同步报文段
FIN标志：表示通知对方本段要关闭连接了。我们称携带FIN标志的TCP报文段为结束报文段
RST标志：表示通知对方需要重新建立连接。我们称鞋带RST标志的TCP报文段为复位报文段。
URG标志：表示紧急指针是否有效。
PSH标志：表示接收端应用程序应立即将TCP报文缓冲区中的数据读走，为接受后序数据腾出空间。
16位滑动窗口的大小：是TCP控制流量的一个手段。
16位校验和：由发送端填充，接收端对TCP报文使用CRC算法监测TCP报文是否在传送过程中损坏。
16位紧急指针：是一个正的偏移量，他和序列号字段的值相加表示最后一个紧急数据的下一个字节号。
TCP字节流服务的原理

如图所示，发送端连续执行多次写操作之后，TCP模块会将他们先存放在TCP发送缓冲区，当TCP模块真正发送数据的时候，发送缓冲区中的这些等待数据将会被分成一条或者多条TCP报文发送。
当接收端收到一个或者多个TCP报文以后，TCP模块化会按照序号将他们依次存放入TCP接受缓冲区，并通知应用程序读取数据。这时候用户应用程序可以一次性将缓冲区中的数据读完，也可以分多次读取。取决于应用程序缓冲区的大小，因此应用程序读操作的次数与接收TCP报文的次数没有关系。
TCP连接的建立

建立TCP连接的前三个报文段我们称之为三次握手，后四个报文段我们称之为四次挥手。
一般而言，TCP连接的建立由客户端发起，并通过三次握手连接而成。
而TCP连接的关闭却相对于复杂，可能是客户端先断开，又有可能是服务器端先断开，又有可能是服务器程序被中断而强制关闭连接，还有可能是同时关闭。
TCP连接的代码实现如下：
代码实现