TCP协议详解（一）

传输层概述

传输层概述

TCP协议特点：面向连接、字节流、可靠传输

面向链接：

1.使用TCP协议的双方必须先建立连接，并且双方都必须分配相应的内核资源。TCP的连接是全双工的，也就是说双方可以根据一个连接进行读写操作。

字节流：

1.当发送方应用多次进行写操作的时候，TCP发送模块会先把数据放在发送缓冲区中，当TCP发送模块真正发送的时候，这些在发送缓冲区中的数据才可能被封装成一个或多个报文段发出。所有根据以上结论，应用程序执行的写操作的次数和TCP发送的报文段个数没有对应的数量关系。

2.当接收端收到一个或多个报文段数据后，TCP模块必须把它们携带的应用层数据必须按照报文段序号把它们放到TCP接受缓冲区中。同时通知应用程序读取数据，这样应用程序就可以一次读出数据或多次读出数据，这取决于应用程序读缓冲区的大小。根据以上结论得出，TCP读取操作的次数跟接收报文段个数也没有固定的关系

总结：发送端执行的写操作次数与接受端的读操作次数没有任何数量关系，应用程序的发送和接收是没有边界限制的，UDP就不是这样，在这里不详细说了

如图TCP字节流服务过程：

以上就是字节流服务过程：

从图中我们就可以看见，发送短调用的发送次数，和接收短的接受次数并不一样。所有的数据都是先进入缓冲区，在进行操作。封装成报文段进行发送或接收。

可靠传输

TCP协议是可靠的传输协议，支持这种可靠传输的机制有：

• 发送应答机制：也就是说发送端发送的每个数据报文段都必须得到接收方的应答。
• 超时从穿机制：也就是说发送端在发送报文段数据后，本身就启动计时器，如果在规定时间内没有接到接受端的应答，那么就会重新发送这段数据。

要了解TCP在整个TCP协议栈中的作用我们需要分析一下TCP头部结构：

• 头部结构出现在每个TCP报文段中
• 头部结构包括20个字节的固定结构和40个字节的头部选项字段
• 16位源端口：该报文段数据来自哪里？
• 16位目的端口：该报文段数据传给哪个上层协议或应用程序。客户端基本使用临时端口号，而服务器选择知名的服务端口号，在Linux下，所有的知名服务端口号都定义在/etc/services文件夹下。
  HTTP服务端口号为80，DNS服务端口号为53，FTP服务器端口为21。
• 32位序号：在tcp一次通信中（从建立连接到断开），在TCP协议在发送数据时会根据实际传输能力把数据分割成若干数据段，这32位序列号就是为这个数据段打上标记。
• 32位确认号：如果接收端没有接收到某一段数据会告诉发送端：“我没收到这段数据 请重新发送” 所以用确认号能保证数据的完整性
• 4位头部长度：标识有多少个4字节
• URG：紧急指针是否有效
• ACK：表示确认号是否有效
• PSH：提示接收端应用程序应该立即从接收缓冲区中读取数据，为接收后续数据腾出空间。
• RST：要求对方重新建立连接。
• SYN：请求建立一个连接
• FIN：同对方本端要关闭连接。
• 16位窗口大小：TCP流量控制。
• 16位校验和：接受端对tcp数据进行CRC算法检验tcp报文段在发送的过程中属否损坏。（包括数据部分）
• 16位紧急指针：表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。
• 头部选项：最多包涵40个字节

1.kind：说明选项类型。

2.length：表示该选项的总长度。

3.info：选项的具体信息。

kind类型如图所示：