TCP协议 - 技术栈

文章目录

TCP的特点
- TCP的主要特点
- - 面向字节流
TCP如何实现可靠传输
TCP报文首部格式

TCP的特点

TCP的主要特点

面向连接：通信前需建立连接，通信后需释放连接
点对点通信：每条TCP连接只有两个端点
可靠交付：确保数据正确、完整、有序到达
全双工通信：双方可同时发送和接收数据
面向字节流：数据被视为无结构的字节序列
- TCP 中的"流"(stream) 指的是流入或流出进程的字节序列
- 面向字节流：虽然应用程序和 TCP 的交互是一次一个数据块，但 TCP 把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串无结构的字节流

面向字节流

TCP将应用层交下来的数据看作字节流
不保留应用层数据的边界
接收方可能一次收到多个应用层数据块，也可能一个数据块分多次收到

TCP如何实现可靠传输

理想传输条件的特点
- 传输信道不产生差错
- 不管发送方以多快的速度发送数据，接收方总是来得及处理收到的数据
- 在理想传输条件下，不需要采取任何措施就能够实现可靠传输
- 但实际网络都不具备理想传输条件，必须使用一些可靠传输协议，在不可靠的传输信道实现可靠传输

停止等待协议

工作方式

每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认
在收到确认后再发送下一个分组
全双工通信的双方既是发送方也是接收方
假设仅考虑 A 发送数据，而 B 接收数据并发送确认，因此 A 叫做发送方，而 B 叫做接收方

差错处理

流水线传输

提高传输效率

连续ARQ协议

发送窗口滑动

发送窗口滑动：发送方每收到一个确认，就把发送窗口向前滑动一个分组的位置

累积确认

累积确认：接收方对按序到达的最后一个分组发送确认，表示：到这个分组为止的所有分组都已正确收到了

TCP报文首部格式

源端口和目的端口
- 源端口和目的端口各占 2 字节
- 端口是传输层与应用层的服务接口
序号
- 序号占 4 字节。
- TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都有一个序号
- 序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号
确认号
- 占 4 字节，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
数据偏移
- 即首部长度，占 4 位，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
- 单位是 32 位字（以 4 字节为计算单位）
保留
- 占 6 位，保留为今后使用，但目前应置为 0
紧急 URG
- 控制位
- 当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效，告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送 (相当于高优先级的数据)
确认 ACK
- 控制位
- 只有当 ACK =1 时，确认号字段才有效
- 当 ACK =0 时，确认号无效
推送 PSH (PuSH)
- 控制位
- 接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段后，就尽快（即 "推送" 向前）交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满后再交付
复位 RST (ReSeT)
- 控制位
- 当 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 SYN (SYNchronization)
- 控制位
- 同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文
  - 当 SYN = 1 ，ACK = 0 时，表明这是一个连接请求报文段
  - 当 SYN = 1 ，ACK = 1 时，表明这是一个连接接受报文段
终止 FIN (FINish)
- 控制位
- 用来释放一个连接
- FIN=1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接
窗口
- 占 2 字节
- 窗口值告诉对方：从本报文段首部中的确认号算起，接收方目前允许对方发送的数据量（以字节为单位）
检验和
* 占 2 字节
* 检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分
紧急指针
- 占 2 字节
- 在 URG = 1时，指出本报文段中的紧急数据的字节数（紧急数据结束后就是普通数据），指出了紧急数据的末尾在报文段中的位置
选项
- 长度可变，最长可达 40 字节
  - 最大报文段长度 MSS
  - 窗口扩大
  - 时间戳
填充
- 使整个 TCP 首部长度是 4 字节的整数倍
最大报文段长度 MSS
- 最大报文段长度 MSS (Maximum Segment Size) 是每个 TCP 报文段中的数据字段的最大长度MSS
- 告诉对方 TCP："我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。"
窗口扩大
- TCP 窗口字段长度= 16 位，最大窗口大小 = 64 K 字节
- 对于传播时延和带宽都很大的网络，为获得高吞吐率较，需要更大的窗口
时间戳
- 序号重复时，为了使接收方能够把新报文段和迟到很久的旧报文段区分开，可以在报文段中加上时间戳