TCP/IP详解
端口的概念：1-1023是系统分配的端口，应用程序不可用。常见的端口有
- 20：FTP数据连接
- 21：FTP控制连接
- 23：Telnet
- 25：SMTP
- 80：HTTP
TCP连接三次握手：
第一次握手：客户端TCP首先给服务器端TCP发送一个特殊的TCP数据
段。该数据段不包含应用层数据，并将头部中的SYN位设置为1，所以该数
据段被称为SYN数据段。另外，客户选择一个初始序列号SEQ，设SEQ＝x
并将这个编号放到初始的TCP SYN数据段的序列号字段中。该数据段被封
装到一个IP数据报中，并发送给服务器。
第二次握手：一旦装有TCP SYN数据段的IP数据报到达了服务器主机，服
务器将从该数据报中提取出TCP SYN数据段，给该连接分配TCP缓冲区和
变量，并给客户TCP发送一个允许连接的数据段。这个允许连接的数据段
也不包含任何应用层数据。但是，它的头部中装载着3个重要信息。首先，
SYN被设置为1；其次，TCP数据段头部的确认字段被设置为x＋1；最后，
服务器选择自己的初始顺序号，SEQ=y，并将该值放到TCP数据段头部的
序列号字段中。
第三次握手：在接收到允许连接数据段之后，客户也会给连接分配缓冲区
和变量。客户端主机还会给服务器发送另一个数据段，对服务器的允许连
接数据段给出确认。
整个过程如图所示：
概念：
未连接队列：在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于 Syn_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。
Backlog参数：表示未连接队列的最大容纳数目。SYN-ACK重传次数服务器发送完SYN－ACK包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传，等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超过系统规定的最大重传次数，系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意，每次重传等待的时间不一定相同。
半连接存活时间：是指半连接队列的条目存活的最长时间，也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间，该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN_RECV存活时间。
TCP释放连接：
第一次挥手：由进行数据通信的任意一方提出要求释放连接的请求报文段。
第二次挥手：接收端收到此请求后，会发送确认报文段，同时当接收端的所有数据也都已经发送完毕后，接收端会向发送端发送一个带有其自己序号的报文段。
第三次挥手：发送端收到接收端的要求释放连接的报文段后，发送反向确认。
TCP数据报文格式：
- 源端口和目的端口字段——各占 2 字节。标识了发送方和接收方的应用进程。
- 序号字段——占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
- 确认号字段——占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。
- 数据偏移——占 4 bit，它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。
- 保留字段——占 6 bit，保留为今后使用，但目前应置为 0。
- 紧急比特 URG —— 当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。
- 确认比特 ACK —— 只有当 ACK = 1 时确认号字段才有效。当 ACK = 0 时，确认号无效。
- 推送比特 PSH (PuSH) —— 接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。
- 复位比特 RST (ReSeT) —— 当 RST = 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，通知一下对方。
- 同步比特 SYN —— 同步比特 SYN 置为 1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。
- 终止比特 FIN (FINal) —— 用来释放一个连接。当FIN = 1 时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。
- 窗口字段 —— 占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。
- 检验和 —— 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据和伪段头（不是TCP里的信息，但是计算校验和的时候也计算了的内容：IP地址，TCP数据段长度，协议类型）。
- 紧急指针字段 —— 占 16 bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的位置。
- 选项字段 —— 长度可变。TCP 规定了二种选项，最大报文段长度 MSS (Maximum Segment Size)。MSS 告诉对方 TCP："我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。" 和窗口扩大因子，用于扩大接收方窗口。MSS 是 TCP 报文段中的数据字段的最大长度。数据字段加上 TCP 首部才等于整个的 TCP 报文段。
- 填充字段 —— 这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。
