基础：TCP是什么？

1. TCP 是什么？

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793 $1$ 定义。

TCP旨在适应支持多网络应用的分层协议层次结构。
连接到不同但互连的计算机通信网络的主计算机中的成对进程之间依靠TCP提供可靠的通信服务。
TCP假设它可以从较低级别的协议获得简单的，可能不可靠的数据报服务。
原则上，TCP应该能够在从硬线连接到分组交换或电路交换网络的各种通信系统之上操作。
TCP在IP报文的协议号是 6。

2. TCP 在 OSI 七层模型中的角色

2.1 OSI七层模型

数据从应用层发下来，会在每一层都会加上头部信息，进行封装，然后再发送到数据接收端。

按照从下到上的顺序：

第二层上的数据，叫 Frame
第三层上的数据，叫 Packet
第四层上的数据，叫 Segment

2.2 TCP 协议参数

TCP协议头部的格式如下：

Source Port 和 Destination Port ：分别占用 16 位，表示源端口号和目的端口号。源端口号和目的端口号配合上 IP 首部中的源 IP 地址和目的IP地址就能唯一的确定一个TCP连接。
Sequence Number ：用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节在数据流中的序号;主要用来解决网络报乱序的问题。
Acknowledgment Number ：32位确认序列号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号，因此，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。不过，只有当标志位中的ACK标志(下面介绍)为1时该确认序列号的字段才有效。主要用来解决不丢包的问题。
Offset：给出首部中32 bit字的数目，需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit(最多能表示15个32bit的的字，即4*15=60个字节的首部长度)，因此TCP最多有60字节的首部。然而，没有任选字段，正常的长度是20字节。
TCP Flags：TCP首部中有6个标志比特，它们中的多个可同时被设置为1，主要是用于操控TCP的状态机的，依次为URG，ACK，PSH，RST，SYN，FIN。每个标志位的意思如下：
- URG：此标志表示TCP包的紧急指针域(后面马上就要说到)有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间层设备要尽快处理这些数据;
- ACK：此标志表示应答域有效，就是说前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中;有两个取值：0和1，为1的时候表示应答域有效，反之为0;
- PSH：这个标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓冲区中排队;
- RST：这个标志表示连接复位请求。用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包;
- SYN：表示同步序号，用来建立连接。SYN标志位和ACK标志位搭配使用，当连接请求的时候，SYN=1， ACK=0;连接被响应的时候，SYN=1，ACK=1;这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发送一个只有SYN的数据包，如果对方主机响应了一个数据包回来，就表明这台主机存在这个端口;但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，因此这种扫描的成功表示被扫描的机器不很安全，一台安全的主机将会强制要求一个连接严格的进行TCP的三次握手;
- FIN：表示发送端已经达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完成，没有数据可以传送了，发送FIN标志位的TCP数据包后，连接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。
Window ：窗口大小，也就是有名的滑动窗口，用来进行流量控制。