4.3 传输控制协议TCP

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前言

TCP 协议通过可靠的连接、流量控制、拥塞控制等机制，确保在不可靠的 IP 网络上实现可靠的数据传输。本章详细讲解了 TC P协议的基本概念、主要特点以及套接字和 TCP 连接的管理。

TCP（传输控制协议，Transmission Control Protocol） 是一种面向连接 的传输层协议，它为网络中的应用程序提供可靠的 字节流服务。

TCP 协议建立在不可靠的 IP 网络之上，通过增加多种机制，确保数据能够可靠、顺序地传输。

①面向连接

TCP 是面向连接的协议，在传输数据之前，必须在通信的两端建立一条逻辑连接。连接的建立通过三次握手（three-way handshake）完成，确保双方准备好接收和发送数据。
连接的两端通过套接字（socket）来标识，每个套接字由 IP 地址和端口号组成。

②可靠性保障

TCP 提供可靠的交付服务，通过确认应答 、重传机制 、序列号 和校验和等手段，确保数据包在传输过程中不会丢失，并且按照正确的顺序到达接收端。
若数据包在传输过程中丢失或错误，TCP 会自动请求重新传输，直到接收方确认收到数据。

③全双工通信

TCP 支持全双工通信，即通信双方可以同时发送和接收数据，数据流在双方之间可以并行传输。

④面向字节流

TCP 中的"流"(stream) 指的是流入或流出进程的字节序列。
TCP 将应用层数据视为字节流，不保证数据块大小，即发送方和接收方之间的数据块不必一一对应。接收方收到的数据可能被分割成多个小块，也可能是发送方的一个大数据块。
虽然 TCP 是面向字节流的，但它会确保发送方发出的字节流与接收方收到的字节流完全一致。

⑤流量控制与拥塞控制

①定义

在 TCP 协议中，连接是通信的基础，每个 TCP 连接都是由两个端点（套接字）构成的。
套接字（Socket） 是连接双方的抽象，它用于标识网络中的通信端点。在 TCP 协议中，每个套接字由一对唯一的IP 地址 和端口号组成，形成一个连接的标识符。

②格式
IP地址 : 端口号

【示例】
192.168.1.20:2028，表示位于 IP 地址 192.168.1.20 上的端口 2028。

③TCP 连接的端点 ：

每一条 TCP 连接唯一地由两个端点标识：

TCP 连接 = {socket1, socket2} = {(IP1: port1), (IP2: port2)}

其中，socket1 和 socket2 分别表示两端的 IP 地址和端口号。

④套接字的多重含义

在网络编程和操作系统中，socket 一词有多种含义：

在 TCP 协议中，连接是通信的基础。TCP 连接的生命周期包括建立、数据传输和拆除三个阶段：

①建立连接（三次握手）

②数据传输

一旦连接建立，双方可以开始数据的双向传输 。数据以字节流 的方式传输，TCP 会对数据进行分段处理，每个数据段都有序列号和确认号来确保可靠交付。

③拆除连接（四次挥手）

当数据传输完成后，连接需要被拆除，拆除过程包括四次挥手：

在 TCP 协议中，连接是一种由操作系统和协议栈提供的抽象。每一条连接由一对套接字（IP 地址和端口号）唯一标识。

因此，即使是同一台机器上的多个应用进程，也可以通过不同的端口号在同一 IP 地址上建立多个独立的 TCP 连接。

同一个 IP 地址和端口号组合只能对应一条 TCP 连接，但同一 IP 地址可以通过不同的端口号建立多个连接。不同的 IP 地址和端口号组合可以建立完全独立的连接。