ch17: Transmission Control Protocol

TCP

17.TCP

1. Services

TCP提供面向连接的、可靠的字节流服务。

TCP通过如下的方式来提供可靠性：

• 数据被分割成TCP认为合适的数据块，叫做segment；

• TCP发送一个segment之后会启动一个定时器，超时重传；

• TCP收到数据后会发送一个ack来确认；

• TCP会计算header和data的checksum；

• TCP保持数据的传输顺序；

• TCP如果数据报重复，会丢弃重复数据；

• TCP还提供流量控制。

2. Header

TCP的数据封装在IP datagram中：

Header的格式如下：

如果没有options的话，header的大小是20个字节。

• 源端口、目的端口，加上源IP和目的IP，共同定义一个TCP连接（也叫socket）；

• 序号用来标识TCP发送的字节流，标识这个segment的第一个字节，是一个32位的无符号数；

• 建立连接的时候SYN标识打开，然后发送TCP数据的主机选择一个initial sequence number（ISN），然后ISN加1作为这个序号，因为SYN也消费一个序号；

• 每一个传输的字节都被序号了，确认序号就是接收方希望发送方发送的下一个字节号，这个字段之后ACK打开的时候才有效；

• 发送ACK不需要消耗序列号，所以连接打开的时候ACK一直处于打开状态；

• TCP提供双全工服务，数据可以在一个连接上双向流动，所以连接两端都需要维护一个序列号；

• TCP头部最大是60个字节；

2.1 Flags

TCP里有6个标志位：

Flag	Description
URG	The urgent pointer is valid
ACK	The acknowledgment number is valid
PSH	The receiver should pass this data to the application as soon as possible
RST	Reset the connection
SYN	Synchronize sequence numbers to initiate a connection
FIN	The sender is finished sending data

• TCP通过一个窗口大小（window size）来提供流量控制；

• 窗口大小的单位是byte，长度是16位，所以最大的窗口是65535字节；

• 校验和包含了header和data，计算方式和UDP的类似；

• 当URG打开的时候紧急指针（urgent pointer）才有效，是一个正的偏移量，和序号的值相加表示紧急数据的最后一个字节的序号，用来发送紧急数据；

• 最常见的可选项是最长报文大小，maximum segment size，MSS。连接建立的第一个segment中设置这个字段的值，它指明了本端所能接收的最大长度的报文段；

• TCP segment数据可以为空，当建立连接和终止连接的时候，segment只有header。如果以防没有数据要发送，也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超时的时候，会发送这种segment。