传输控制协议TCP

　　传输控制协议TCP是互联网协议栈中传输层最重要的协议，也是互联网中最重要的协议。

　　我们前面说过，网络层的协议都是尽最大努力交付数据，并不保证数据传输的可靠性，而数据传输的可靠性就由传输层的TCP协议来保证。

　　1、TCP传输可靠性的实现

　　TCP传输可靠性的实现主要由停止等待协议来完成。

　　（1）停止等待协议

　　TCP协议是全双工通信的，为了说明这个问题，我们假定目前只有一个发送方，一个接收方。

　　首先，我们来假定发送的数据只有一个分组，传输等待协议：

　　首先，发送方发送一个分组，TCP协议是字节流的，也就是按照字节为单位进行处理的。将这个分组发送到接收方，接收方接受到之后，给发送方一个确认收到信号，来确认这个分组已经收到。这是在没有出现差错的情况下。将一直按照这样下去。

　　如果出现差错呢？？？

　　假设，发送方发送了一个分组之后，一直没有收到确认信号，那么该怎么办呢？？？

　　发送方每发送一个分组之后，就设置一个超时重传计时器，当计时器的数值超过设定的时间时，就重新向发送方发送这个分组，重新设置超时重传计时器，等待接收方的确认收到信号。

　　还有一种情况，接收方接收到重复的分组时怎么办？？？为什么会接收到重复的分组，原因是接收方对发送方的确认信号可能在网络传输过程中丢失，或者迟到，那么发送方就会重复发送数据，因此会收到重复的分组。

　　此时，接收方会丢弃收到的重复的分组，然后重新发送确认信号。

　　以上就是一个分组的ARQ协议，但是我们会发现，每次发送一个分组时，信道的利用率非常低。

　　因此，我们在实际中是采用连续ARQ协议，也就是我们不是一个分组一个分组地发送，而是一组分组一组分组地发送。

　　我们每发送一组分组，这组分组称为发送窗口，每收到一个分组，发送窗口就向前移动一个分组。

　　但在实际中，我们都是采用累积确认的方式，也就是对按序到达的分组，只发送收到的最后一个分组的确认信号。

　　2、TCP可靠传输的实现

　　我们前面说过，TCP协议是面向字节流的，虽然我们前面是以一个分组为单位来说明ARQ协议的，但是在发送的实际过程中，我们是以字节为单位的，也就是说实际上发送窗口和接收窗口的确认是以字节为单位进行的。

　　3、TCP的流量控制

　　所谓TCP的流量控制就是接收方控制发送方向网络发送数据的速率，让接收方来得及接收。

　　流量控制是通过接收方来设置发送方的发送的窗口大小来实现的。TCP的窗口值是字节，而不是报文段。

　　当发送方发送窗口为0时，表示发送方不再发送数据。此时就启动持续计时器，只要TCP的接受方启动零窗口通知，就启动持续计时器，每过一段时间就发送一个零窗口探测报文段。

　　4、TCP拥塞控制方法

　　5、TCP的连接管理

　　（1）TCP的连接建立：

　　三次握手即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。

　　1）第一次握手：客户端将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给服务端，客户端进入SYN_SENT（同步已发送）状态，等待Server确认。
　　2）第二次握手：服务器收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接，服务端将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给客户端以确认连接请求，服务端进入SYN_RCVD（同步收到）状态。
  （3）第三次握手：客户端收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给服务端，服务端检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，客户端和服务端进入ESTABLISHED（连接建立）状态，完成三次握手，随后客户端与服务端之间可以开始传输数据了。

　　四次握手只是在第二步时，服务端向客户端首先发送接收确认报文，之后再发送一次SNY报文，这称为四次握手。
　　（2）TCP连接释放
　　四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。

　　由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。
　　1）第一次挥手：客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务端的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1（终止等待1）状态。
　　2）第二次挥手：服务端收到FIN后，发送一个ACK给客户端，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），服务端进入CLOSE_WAIT（关闭等待）状态。
　　3）第三次挥手：服务端发送一个FIN，用来关闭服务端到客户端的数据传送，服务端进入LAST_ACK（最后确认）状态。
　　4）第四次挥手：客户端收到FIN后，客户端进入TIME_WAIT（时间等待）状态，接着发送一个ACK给服务端，确认序号为收到序号+1，服务端进入CLOSED（关闭）状态，完成四次挥手。

　　客户端进入TIME_WAIT状态，等待2MSL（最长报文段寿命）时间后，再进入CLOSED状态，为什么要这么做呢？？？因为客户端最后给服务端的确认信号可能收不到，因此，如果服务端没有收到确认信号，那就重新上传终止报文段，等待最后确认，直到收到确认信号。