計算機網路之七：TCP協議(1)

一.TCP協議簡介

TCP是TCP/IP體系中非常複雜的一個協議，TCP最主要的特點有：

1.TCP是面向連線的運輸層協議。應用程式在使用TCP協議之前，必須先建立TCP連線。在傳遞資料完畢後，必須釋放已建立的TCP連線。

2.每一條TCP連線只能有兩個端點，只能說點對點的。

3.TCP提供可靠交付的服務，透過TCP連線傳送的資料，無差錯，不丟失，不重複，並且按序到達。

4.TCP提供全雙工通訊。TCP允許通訊雙方的應用程式在任何時候都能傳送資料。TCP連線的兩端都設有傳送快取和接收快取，用來臨時存放雙向通訊的資料。

5.面向位元組流。TCP中的“流”指的是流入到程式或從程式流出的位元組序列。“面向位元組流”的含義是：雖然應用程式和TCP的互動是一次一個資料塊(大小不等)，但TCP把應用程式交下來的資料看成僅僅是一連串的無結構的位元組流。TCP並不知道所傳送的位元組流的含義。TCP不保證接收方應用程式所收到的資料塊和傳送方應用程式所發出的資料塊具有對應大小的關係。但接收方應用程式收到的位元組流必須和傳送方應用程式發出的位元組流完全一樣。當然，接收方的應用程式必須有能力識別收到的位元組流，把它還原成有意義的應用層資料。

TCP報文段先要傳到IP層，加上IP首部後，再傳送到資料鏈路層。再加上資料鏈路層的首部和尾部，才離開主機傳送到物理鏈路。

a.TCP和UDP在傳送報文時所採用的方式完全不同。TCP並不關心應用程式一次把多長的報文傳送到TCP快取中，而是根據對方給出的視窗值和當前網路擁塞的程度來決定一個報文段應包含多少個位元組（UDP傳送的報文長度是應用程式給出的）。

b.如果應用程式傳送到TCP快取的資料塊太大，TCP就可以把它劃分短一些再傳。TCP也可以等待積累有足夠多的位元組後再構建成報文段傳送出去。

二：TCP包頭格式

TCP協議重定解決的問題：

順序問題，穩重不亂；丟包問題，承諾靠譜；連線維護，有始有終；流量控制，把握分寸；擁塞控制，知進知退。

TCP把連線作為最基本的抽象，每個TCP連線有兩個端點。TCP連線的埠叫做套接字，埠號拼接到IP地址即構成了套接字（如：192.3.4.5：80）。

1.源埠號和目標埠號是不可少的，這一點和UDP是一樣的，如果沒有這兩個埠號，資料就不知道應該傳送給哪個應用。

2.包的序號：為了解決亂序的問題

3.確認序號：發出去的包應該有確認，如果沒有收到就應該重新傳送，直到送達，這個可以解決不丟包的問題

4.狀態位：ACK是回覆，RST是重新連線，FIN是結束連線。

三：TCP連線三次握手

1.一開始，客戶端和服務端都處於CLOSED狀態

2.先是服務端主動監聽某個埠，處於LISTEN狀態

3.客戶端主動發起連線SYN，之後處於SYN-SENT狀態

4.服務端收到發起的連線，返回SYN，並且ACK客戶端的SYN，之後處於SYN-RCVD狀態

5.客戶端收到服務端傳送的SYN和ACK之後，傳送ACK的ACK，之後處於ESTABLISHED狀態。

6.服務端收到ACK的ACK之後，處於ESTABLISHED狀態。

四：TCP連線釋放四次揮手

1.當前A和B都處於ESTAB-LISHED狀態。

2.A的應用程式先向其TCP發出連線釋放報文段，並停止再傳送資料，主動關閉TCP連線。

3.B收到連線釋放報文段後即發出確認，然後B進入CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態。TCP伺服器程式這時應通知高層應用程式，因而從A到B這個方向的連線就釋放了，這時TCP連線處於半關閉狀態，即A已經沒有資料傳送了。

  從B到A這個方向的連線並未關閉，這個狀態可能會持續一些時間。

4.A收到來自B的確認後，就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態，等待B發出的連線釋放報文端。

5.若B已經沒有向A傳送的資料，B發出連線釋放訊號，這時B進入LAST-ACK(最後確認)狀態等待A的確認。

6.A再收到B的連線釋放訊息後，必須對此發出確認，然後進入TIME-WAIT（時間等待）狀態。請注意，現在TCP連線還沒有釋放掉，必須經過時間等待計時器（TIME－WAIT timer）設定的時間2MSL後，A才進入CLOSED狀態。

7。B收到A發出的確認訊息後，進入CLOSED狀態。

五：TCP狀態機