(17)TCP:传输控制协议
一、TCP的服务
尽管TCP和UDP都是用相同的网络层(IP),TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务,TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流的全双工服务。
面向连接意味着TCP的应用在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。
TCP通过下列方式提供可靠性:
(1)应用数据被分割为TCP认为最合适发送的数据块,由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段(segment);
(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。若不能及时收到一个确认,则重发这个报文段;
(3)TCP收到发自TCP连接另一端的数据,它将发送一个确认,这个确认并不立即发送,通常将推迟几分之一秒;
(4)TCP将保持它首部和数据的校验和;
(5)既然TCP报文段作为IP数据报来传输,可能会失序,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;
(6)IP数据报会发生重复,TCP接收端需秀气重复的数据;
(7)TCP提供流量控制。
两个应用程序通过TCP连接交换8 bit字节构成的字节流,TCP不在字节流中插入记录标识符,我们将这称为字节流服务(byte stream service)。另外TCP对字节流不做任何解释。
二、TCP首部
TCP数据被封装在IP数据报中,如下所示:
TCP首部数据格式如下所示:
每个TCP段包含源端和目的端的端口号,用于寻找发端和收端应用程序,这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。一个IP地址和一个端口号也成为一个插口(socket)。
序号用来表示这个报文段中的第一个数据字节。TCP用序号对每个字节进行计数,序号是一个32bit的无符号数,其到达2^32-1后又从0开始。
在建立一个新连接时,SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN(Initial Sequence Number)。该主机发送数据第一个字节的序号为ISN+1,因为SYN标志消耗了一个序号。
确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号,即为上次已成功接收数据字节序号+1,只有ACK标志位1时,确认序号字段才有效。
一旦建立的TCP连接,ACK标志总被设置为1。
首部长度表示首部中32bit字的数目。此字段占4bit,因此TCP最多有60字节的首部。无任选字段,正常的长度为20字节。
TCP可以表述为一个没有选择确认或否认的滑动窗口协议。
校验和覆盖整个TCP首部和TCP数据部分。是一个强制性的字段。由发端计算和存储,收端进行验证。TCP校验和与UDP校验和计算类似,使用一个伪首部。
最常见的可选字段是最长报文大小,又称为MSS(Maximum Segment Size)。通常在通信的第一个报文段(建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项。它指明本段所能接收的最大长度的报文段。
TCP首部中标志位简介:
URG 紧急指针有效
ACK 确认序号有效
PSH 接收方应尽快将这个报文段交给应用层
RST 重建连接
SYN 同步序号,用来发起一个连接
FIN 发端完成发送任务