深入理解TCP协议及其源代码

Posted 2021-03-20 qzzhang

tcp协议

　　1特点：

　　面向连接的

　　可靠的

　　基于字节流的（UPD面向报文，不会拆包）

　　2tcp报头：

　　

　　

　　16位源端口号：16位的源端口中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是标识报文的返回地址。

　　16位目的端口号：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。

　　32位序号：32位的序列号由接收端计算机使用，重新分段的报文成最初形式。当SYN出现，序列码实际上是初始序列码（Initial Sequence Number，ISN），而第一个数据字节是ISN+1。这个序列号（序列码）可用来补偿传输中的不一致。

　　32位确认序号：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式。如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码。

　　4位首部长度：4位包括TCP头大小，指示何处数据开始。

　　保留（6位）：6位值域，这些位必须是0。为了将来定义新的用途而保留。

　　标志：6位标志域。表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。

　　16位窗口大小：用来表示想收到的每个TCP数据段的大小。TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，起始于确认序号字段指明的值，这个值是接收端正期望接收的字节。窗口大小是一个16字节字段，因而窗口大小最大为65535字节。

　　16位校验和：16位TCP头。源机器基于数据内容计算一个数值，收信息机要与源机器数值 结果完全一样，从而证明数据的有效性。检验和覆盖了整个的TCP报文段：这是一个强制性的字段，一定是由发送端计算和存储，并由接收端进行验证的。

　　16位紧急指针：指向后面是优先数据的字节，在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置，紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段。

　　选项：长度不定，但长度必须为1个字节。如果没有选项就表示这个1字节的域等于0。

　　数据：该TCP协议包负载的数据。
　　标志位功能：

　　URG：紧急标志。紧急标志为"1"表明该位有效。

　　ACK：确认标志。表明确认编号栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。TCP报头内的确认编号栏内包含的确认编号（w+1）为下一个预期的序列编号，同时提示远端系统已经成功接收所有数据。

　　PSH：推标志。该标志置位时，接收端不将该数据进行队列处理，而是尽可能快地将数据转由应用处理。在处理Telnet或rlogin等交互模式的连接时，该标志总是置位的。　　

　　RST：复位标志。用于复位相应的TCP连接。

　　SYN：同步标志。表明同步序列编号栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号，该序列编号为TCP连接初始端（一般是客户端）的初始序列编号。在这里，可以把TCP序列编号看作是一个范围从0到4，294，967，295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。

　　FIN：结束标志。

　　3三次握手：

　　

　　三次握手主要是为了防止“已失效的连接请求报文段”突然又传送到了B，因而产生错误。假如是两次握手，这样一个场景，A发送SYN请求建立连接，但是第一次的包在网络滞留，那么A会再次发送一个SYN请求建立连接，第二次连接生效，传送数据，然后再关闭连接，这个时候第一次的请求到达了服务端，连接立马建立，但是这个连接就是浪费的。
　　4.四次挥手：

　　

　　TIME-WAIT状态必须等待2MSL原因：

　　①为了确保A发送的最后一个ACK到达B。如果不等待，这个请求如果丢失了话，就不会重传。

　　②A在发送完最后一个ACK的报文段后，再经过2MSL的时间，可以确保所有的报文段都从网络中消失。

　　TCP如何保证传输的可靠性？

　　检验和 （如果出现差错就丢弃）

　　确认应答+序列号 序列号可以重排序

　　超时重传

　　流量控制

　　如何解决TCP粘包？　

　　发送到固定大小

　　添加分割标志

　　首部添加长度标示位　　

　　TCP拥塞避免

　　慢启动　　

　　拥塞避免算法 线性增长　　

　　快重传 失序的报文段，发送重复确认，规定3次就重传

　　快恢复