目录
[1. 概述](#1. 概述)
[2. TCP报文段结构](#2. TCP报文段结构)
[3. TCP连接管理](#3. TCP连接管理)
[3.1 三次握手（建立连接）](#3.1 三次握手（建立连接）)
[3.2 四次挥手（终止连接）](#3.2 四次挥手（终止连接）)
[4. 可靠传输机制](#4. 可靠传输机制)
[4.1 序列号与确认号](#4.1 序列号与确认号)
[4.2 重传机制](#4.2 重传机制)
[4.3 滑动窗口协议](#4.3 滑动窗口协议)
[5. 流量控制](#5. 流量控制)
[6. 拥塞控制](#6. 拥塞控制)
[7. 高级特性](#7. 高级特性)
[7.1 选项字段](#7.1 选项字段)
[7.2 定时器管理](#7.2 定时器管理)
[8. TCP优缺点](#8. TCP优缺点)
[9. 典型应用场景](#9. 典型应用场景)
一、PPT
二、总结
TCP（传输控制协议）详解
1. 概述
TCP（Transmission Control Protocol） 是计算机网络中面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。它在IP协议提供的不可靠数据报服务基础上，为应用程序提供可靠的端到端通信服务。
核心特性：
-
面向连接：通信前需建立连接（三次握手）
-
可靠传输：确保数据完整有序到达
-
流量控制：防止接收方被数据淹没
-
拥塞控制：避免网络过载
-
全双工通信：双方可同时发送和接收数据
-
字节流服务：无固定消息边界
2. TCP报文段结构
TypeScript
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 源端口 (16位) | 目的端口 (16位) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 序列号 (32位) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 确认号 (32位) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 数据偏移 | 保留 | 控制位 | 窗口大小 |
| (4位) | (6位)| (URG|ACK|PSH| (16位) |
| | | RST|SYN|FIN) | |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 校验和 (16位) | 紧急指针 (16位) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 选项 (长度可变，最多40字节) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 数据 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+关键字段说明：
-
源/目的端口：标识发送/接收进程
-
序列号：本报文段第一个字节的编号
-
确认号：期望收到的下一个字节序号
-
控制位：
-
URG：紧急指针有效
-
ACK：确认字段有效
-
PSH：接收方应立即推送数据
-
RST：重置连接
-
SYN：同步序列号（建立连接）
-
FIN：发送方结束传输
-
-
窗口大小：接收窗口大小（流量控制）
-
校验和：首部和数据的校验值
-
紧急指针：紧急数据结束位置
3. TCP连接管理
3.1 三次握手（建立连接）
-
SYN：客户端发送SYN报文（随机序列号x）
-
SYN+ACK：服务器响应SYN-ACK（随机序列号y，确认号x+1）
-
ACK：客户端发送ACK确认（序列号x+1，确认号y+1）
3.2 四次挥手（终止连接）
-
FIN：主动关闭方发送FIN报文
-
ACK：被动方确认FIN
-
FIN：被动方发送自己的FIN
-
ACK：主动方确认FIN（等待2MSL后关闭）
TIME_WAIT状态：主动关闭方需等待2MSL（Maximum Segment Lifetime）时间，确保最后ACK到达
4. 可靠传输机制
4.1 序列号与确认号
-
每个字节都有唯一序列号
-
确认号采用累计确认：表示该序号之前的所有字节已正确接收
4.2 重传机制
-
超时重传：为每个报文段设置计时器
-
快速重传：收到3个重复ACK立即重传
4.3 滑动窗口协议
-
发送窗口：包含已发送未确认和可发送的数据
-
接收窗口：指示剩余缓冲区大小（流量控制）
5. 流量控制
接收窗口（rwnd）
-
通过TCP首部"窗口大小"字段通告接收方缓冲区余量
-
动态调整发送速率，防止接收方溢出
零窗口探测
- 当接收窗口=0时，发送方周期性发送探测报文
6. 拥塞控制
核心算法：
| 阶段 | 拥塞窗口（cwnd）变化 | 触发条件 |
|---|---|---|
| 慢启动 | 指数增长（每RTT翻倍） | 初始阶段 |
| 拥塞避免 | 线性增长（每RTT +1 MSS） | cwnd > ssthresh |
| 快速重传 | cwnd = cwnd/2 + 3 | 收到3个重复ACK |
| 快速恢复 | 线性增长 | 快速重传后 |
关键参数：
-
ssthresh（慢启动阈值）：初始值较大，超时后设为当前cwnd一半
-
AIMD原则：加性增（Additive Increase），乘性减（Multiplicative Decrease）
7. 高级特性
7.1 选项字段
-
MSS（最大报文段大小）：协商最大分段长度
-
窗口缩放因子：扩展窗口大小（最高2^30字节）
-
时间戳：精确RTT测量和防序列号回绕（PAWS）
7.2 定时器管理
-
重传定时器：数据包丢失检测
-
持续定时器：零窗口探测
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保活定时器：检测空闲连接状态
-
TIME_WAIT定时器：2MSL等待
8. TCP优缺点
优点：
✅ 数据可靠传输
✅ 保证数据顺序
✅ 动态流量控制
✅ 自适应拥塞控制
✅ 广泛兼容性
缺点：
❌ 连接建立开销（三次握手）
❌ 首部较大（最小20字节）
❌ 队头阻塞问题
❌ 高延迟网络效率低
❌ 缺乏多路复用原生支持
9. 典型应用场景
-
Web浏览（HTTP/HTTPS）
-
文件传输（FTP）
-
电子邮件（SMTP/POP3/IMAP）
-
远程访问（SSH）
-
数据库访问
对比UDP：TCP适合需要可靠传输的场景（如文件传输），UDP适合实时性要求高的场景（如视频流）