计算机网络 王道考研2021 第五章：传输层 -- TCP协议特点和TCP报文段面向报文和面向字节流的区别

Posted 2021-12-24 CodeJiao

1. TCP协议特点和TCP报文段

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1.1 TCP协议的特点

TCP是在不可靠的IP层之上实现的可靠的数据传输协议，它主要解决传输的可靠、有序、无丢失和不重复问题。

面向报文和面向字节流的区别:

• UDP是面向报文的，发送方的UDP对应用层交下来的报文，不合并，不拆分，只是在其上面加上首部后就交给了下面的网络层，也就是说无论应用层交给UDP多长的报文，它统统发送，一次发送一个。而对接收方，接到后直接去除首部，交给上面的应用层就完成任务了。因此，它需要应用层控制报文的大小。

• TCP是面向字节流的，它把上面应用层交下来的数据看成无结构的字节流来发送，可以想象成流水形式的，发送方TCP会将数据放入“蓄水池”（缓存区），等到可以发送的时候就发送，不能发送就等着，TCP会根据当前网络的拥塞状态来确定每个报文段的大小。
  
  

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1.2 TCP报文段首部格式（考研重点）

• 源端口和目的端口字段。各占2B。端口是运输层与应用层的服务接口，运输层的复用和分用功能都要通过端口实现。
• 序号字段。占4B。TCP是面向字节流的(即TCP传送时是逐个字节传送的)，所以TCP连接传送的数据流中的每个字节都编上一个序号。序号字段的值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
  例如，一报文段的序号字段值是301，而携带的数据共有100B，表明本报文段的数据的最后一个字节的序号是400，因此下一个报文段的数据序号应从401开始。
• 确认号字段。占4B，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。若确认号为N，则表明到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。
  例如，B正确收到了A发送过来的一个报文段，其序号字段是501，而数据长度是200B(序号501～700)，这表明B正确收到了A发送的到序号700为止的数据。因此B期望收到A的下一个数据序号是701，于是B在发送给A的确认报文段中把确认号置为701。
• 数据偏移（即首部长度)。占4位，这里不是IP数据报分片的那个数据偏移，而是表示首部长度，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。“数据偏移”的单位是32位(以4B为计算单位)。因此当此字段的值为15时，达到TCP首部的最大长度60B。
• 保留字段。占6位，保留为今后使用，但目前应置为0，该字段可以忽略不计。
• 紧急位 URG。URG=1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级的数据)。但 URG需要和紧急指针配套使用，即数据从第一个字节到紧急指针所指字节就是紧急数据。
• 确认位 ACK。只有当ACK=1时确认号字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK 置1。
• 推送位PSH (Push)。接收TCP收到PSH= 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后再向上交付。
• 复位位RST (Reset)。RST=1时，表明TCP 连接中出现严重差错（如主机崩溃或其他原因)，必须释放连接，然后再重新建立运输连接。
• 同步位SYN。同步位SYN=1表示这是一个连接请求或连接接收报文。
  当SYN=1，ACK=0时，表明这是一个连接请求报文，对方若同意建立连接，则在响应报文中使用SYN=1，ACK=1。即 SYN=1表示这是一个连接请求或连接接收报文。
• 终止位FIN(Finish)。用来释放一个连接。FIN=1表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，并要求释放传输连接。
• 窗口字段。占2B。它指出现在允许对方发送的数据量，接收方的数据缓存空间是有限的，因此用窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据，单位为字节。例如，假设确认号是701，窗口字段是1000。这表明，从701号算起，发送此报文段的一方还有接收1000B数据（字节序号701～1700）的接收缓存空间。
• 校验和。占2B。校验和字段检验的范围包括首部和数据两部分。在计算校验和时，和UDP 一样，要在TCP报文段的前面加上12B的伪首部(只需将UDP伪首部的第4个字段，即协议字段的17改成6，其他的和UDP一样)。
• 紧急指针字段。占16位，指出在本报文段中紧急数据共有多少字节(紧急数据放在本报文段数据的最前面)。
• 选项字段。长度可变。TCP最初只规定了一种选项，即最大报文段长度(Maximum Segment Size，MSS)。MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。
• 填充字段。这是为了使整个首部长度是4B的整数倍。

帮助理解序号：

帮助理解确认号：

帮助理解紧急位URG和推送位PSH：

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