TCP基础

• 定义：TCP是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。这意味着在发送数据之前，TCP需要建立连接，并且它能确保数据的可靠传输。此外，TCP将数据视为无结构的连续字节流。
• 面向连接：TCP只能一对一进行连接、通信。这并不意味着一个端口只能有一个TCP连接，而是说TCP连接是端到端的。
• 可靠性：TCP通过序列号、确认应答、重传机制、流量控制等手段保证了数据的可靠传输。
• 字节流：TCP将应用程序交下来的数据流分割成适当长度的报文段，然后交给IP层，由IP层进行发送。

TCP头格式

• 源端口、目的端口：标识发送端和接收端的应用程序。
• 序列号：TCP报文段中第一个字节的数据序列标识。建立连接时采用随机数作为初始值，每发送一次累加当此发送的字节数。序列号的作用包括解决包乱序问题，确认已经接收和发送的数据包，防止因网络原因送来的旧报文，以及实现流量控制。
• 确认号：表示已经成功接收到了这个序列号之前的所有数据，请求从这个序列号开始发送后续的数据。发送方根据确认号确定是否需要重传数据。
• 头部长度：标识该TCP头部有多少个32bit字。
• 控制位：包括SYN、ACK、FIN、RST、URG、PSH等，用于控制TCP的各种操作。
• 窗口大小：表示自己接受数据的窗口大小，用于控制对方的发送速度。
• 校验和：执行CRC算法以检验报文段在传输过程中是否损坏。
• 紧急指针：它和序列号字段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。
• TCP选项：如MSS，表示TCP数据的最大长度。

TCP连接

• 连接是为了维护保证可靠性和流量控制的状态信息，这些信息的组合，包括Socket、序列号和窗口大小称为连接。

三次握手过程

• 服务端开启进程，监听端口。
• 客户端希望建立连接，发送SYN报文，SYN置1，初始化序列号client_isn，发送后处于SYN-SENT状态。
• 服务端收到SYN报文，回复SYN+ACK报文，SYN和ACK都置1，初始化自己的序列号server_isn，确认应答号填入client_isn+1，发送后处于SYN-RCVD状态。
• 客户端收到SYN+ACK报文，回复ACK报文，ACK置1，确认应答号填入server_isn+1，可以携带数据，发送后处于ESTABLISHED状态。
• 服务端收到ACK报文，确认连接的建立，进入ESTABLISHED状态。

四次挥手过程

• 主动关闭方发送FIN报文，FIN置1，ACK置1，发送后处于FIN_WAIT_1状态。
• 被动关闭方收到FIN+ACK报文，回复ACK报文，ACK置1，发送后进入CLOSE_WAIT状态，继续接收数据。
• 主动关闭方收到ACK报文，收到后进入FIN_WAIT_2状态。
• 被动关闭方数据接受完毕，发送FIN+ACK报文，FIN置1，ACK置1，发送后处于LAST_ACK状态。
• 主动关闭方收到FIN+ACK报文，回复ACK报文，ACK置1，发送后进入TIME_WAIT状态。
• 被动关闭方收到ACK报文，收到后进入CLOSE状态。
• 主动关闭方等待2MSL，等待后进入CLOSE状态。