网络协议-TCP

• TCP
  • 传输控制协议 Transmission Control Protocol
• 概述
  • 面向连接，可靠（差错校验），基于字节流，传输层协议

TCP头部结构

tcp-001.jpg

• Sequence Number
  • TCP报文段序号，解决网络包乱序，以及数据重传
• Acknowledgement Number
  • 发送方期望的下一个TCP段的seq number
• Window
  • 著名的滑动窗口（Sliding Window），用于流量控制
  • 发送端
    • LastByteAcked
      • 已被接收端ACK的报文段
    • LastByteSent
      • 已发送出去的报文段，此时在网络传输中
    • LastByteWritten
      • 应用层正在写的位置
  • 接收端
    • LastByteRead
      • 应用层正在读的位置
    • NextByteExpected
      • 已接收连续报文段的位置
    • LastByteRcvd
      • 已接收最后一个报文段的位置
    • 中间空白
      • 还没到达的报文

tcp-006.jpg

• TCP Flag
  • 8比特，即8个标识
  • CWR，ECE，URG(urgent)，ACK，PSH(push，发送数据)，RST(reset)，SYN，FIN

tcp-007.jpg

三次握手

tcp-002.jpg

四次挥手

tcp-003.jpg

客户端状态序列

tcp-004.jpg

服务端状态序列

tcp-005.jpg

状态转换

case CLOSED：
    if（收到“被动打开”报文）
        进入LISTEN状态
    if（收到“主动打开”报文）
        发送SYN报文段
        进入SYN-SENT状态
    if（收到任何报文段）
        发送RST报文段
    if（收到任何其他报文）
        发出差错报文
    break
case LISTEN：
    if（收到“发送数据”报文）
        发送SYN报文段
        进入SYN-SENT状态
    if（收到任何SYN报文段）
        发送SYN+ACK报文
        进入SYN-RCVD状态
    if（收到任何其他报文段或者报文）
        发出差错报文
    break
case SYN-SENT状态：
    if（超时）
        进入CLOSED状态
    if（收到SYN报文段）
        发送SYN+ACK报文段
        进入SYN-RCVD状态
    if（收到SYN+ACK报文段）
        发送ACK报文段
        进入ESTABLISHED状态
    if（收到其他任何报文段或者报文）
         发出差错报文
    break
case SYN-RCVD状态：
    if（收到ACK报文段）
        进入ESTABLISHED状态
    if（超时）
        发送RST报文段
        进入CLOSED状态
    if（收到“关闭”报文）
        发送FIN报文段
        进入FIN-WAIT-1状态
    if（收到RST报文段）
        进入LISTEN状态
    if（收到任何其他报文段或者报文）
        发出差错报文
    break
case ESTABLISHED状态：
    if（收到FIN报文段）
        发送ACK报文段
        进入CLOSE-WAIT状态
    if（收到“关闭”报文）
        发送FIN报文段
        进入FIN-WAIT-1状态
    if（收到RST或SYN报文段）
        发出差错报文
    if（收到数据或ACK报文段）
        调用输入模块
    if（收到“发送”报文）
        调用输出模块
    break
case FIN-WAIT-1状态：
    if（收到FIN报文）
        发送ACK报文段
        进入CLOSING状态
    if（收到FIN+ACK报文段）
        发送ACK报文段
        进入TIME-WAIT状态
    if（收到ACK报文段）
        进入FIN-WAIT-2状态
    if（收到任何其他报文段或者报文）
        发出差错报文
    break
case FIN-WAIT-2状态：
    if（收到FIN报文段）
        发送ACK报文段
        进入TIME-WAIT状态
    break
case CLOSING状态：
    if（收到ACK报文段）
        进入TIME-WAIT状态
    if（收到其他任何报文段或者报文）
        发出差错报文
    break
case TIME-WAIT状态：
    if（超时）
        进入CLOSED状态
    if（收到FIN报文段）//自己补充的，我认为应该有这样一个
        发送ACK报文段
    if（收到其他任何报文段或者报文）
        发出差错报文
    break
case CLOSE-WAIT状态：
    if（收到“关闭”报文）
        发送FIN报文段
        进入LAST-ACK状态
    if（收到任何其他报文段或者报文）
        发出差错报文
    break
case LAST-ACK状态：
    if（收到ACK报文段）
        进入CLOSED状态
    if（收到任何其他报文段或者报文）
        发出差错报文
    break

• 说明
  • 客户端TIME_WAIT时，如果最后一次发送的ACK丢失了（怎么判定丢失呢，根据服务端补发的FIN来判定），它将重新发送ACK
  • TIME_WAIT所等待时间依赖于具体实现方法
  • 典型值为30秒，1分钟和2分钟
  • 等待之后连接正式关闭，所有资源(包括端口号)被释放
  • TIME_WAIT一般是2MSL（Maximum Segment Lifetime）