TCP

传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于[字节流] 的[传输层] 通信协议，由[IETF] 的RFC 793定义。它完成第四层传输层所指定的功能，[用户数据报协议] （UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。

在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层

应用层 -----(用于网间传输的、用8位字节表示的数据流)-----> TCP -----(数据流分区成适当长度的报文段，结果包)-----> IP -----(网络)-----> 接收端实体的TCP层

TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。
接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）。
如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传

传输方式

TCP连接包括三个状态：连接创建、数据传送和连接终止。

一.创建通路

TCP用三路握手过程创建一个连接。在连接创建过程中，很多参数要被初始化，例如序号被初始化以保证按序传输和连接的强壮性。
一对终端同时初始化一个它们之间的连接是可能的。但通常是由一端打开一个套接字（socket）然后监听来自另一方的连接，这就是通常所指的被动打开（passive open）。服务器端被被动打开以后，用户端就能开始创建主动打开（active open）。

1.客户端通过向服务器端发送一个SYN来创建一个主动打开，作为三路握手的一部分。客户端把这段连接的序号设定为随机数A。
2.服务器端应当为一个合法的SYN回送一个SYN/ACK。ACK的确认码应为A+1，SYN/ACK包本身又有一个随机序号B。
3.最后，客户端再发送一个ACK。当服务端受到这个ACK的时候，就完成了三路握手，并进入了连接创建状态。此时包序号被设定为收到的确认号A+1，而响应则为B+1。

Connection_TCP.png

二.数据传输

在TCP的数据传送状态，很多重要的机制保证了TCP的可靠性和强壮性。

• 使用序号，对收到的TCP报文段进行排序以及检测重复的数据
• 使用校验来检测报文段的错误
• 使用确认和计时器来检测和纠正丢包或延时

三.序列号和确认

在TCP的连接创建状态，两个主机的TCP层间要交换初始序号（ISN）。这些序号用于标识字节流中的数据，并且还是对应用层的数据字节进行记数的整数。通常在每个TCP报文段中都有一对序号和确认号。TCP报文发送者认为自己的字节编号为序号，而认为接收者的字节编号为确认号。TCP报文的接收者为了确保可靠性，在接收到一定数量的连续字节流后才发送确认。这是对TCP的一种扩展，通常称为选择确认。选择确认使得TCP接收者可以对乱序到达的数据块进行确认。每一个字节传输过后，ISN号都会递增1。通过使用序号和确认号，TCP层可以把收到的报文段中的字节按正确的顺序交付给应用层。序号是32位的无符号数，在它增大到2^32-1时，便会回绕到0。对于ISN的选择是TCP中关键的一个操作，它可以确保强壮性和安全性。

数据传输举例

1.发送方首先发送第一个包含序列号为1（可变化）和1460字节数据的TCP报文段给接收方。接收方以一个没有数据的TCP报文段来回复（只含报头），用确认号1461来表示已完全收到并请求下一个报文段。
2.发送方然后发送第二个包含序列号为1461和1460字节数据的TCP报文段给接收方。正常情况下，接收方以一个没有数据的TCP报文段来回复，用确认号2921（1461+1460）来表示已完全收到并请求下一个报文段。发送接收这样继续下去。
3.然而当这些数据包都是相连的情况下，接收方没有必要每一次都回应。比如，他收到第1到5条TCP报文段，只需回应第五条就行了。在例子中第3条TCP报文段被丢失了，所以尽管他收到了第4和5条，然而他只能回应第2条。
4.发送方在发送了第三条以后，没能收到回应，因此当时钟（timer）过时（expire）时，他重发第三条。（每次发送者发送一条TCP报文段后，都会再次启动一次时钟：RTT）。
5.这次第三条被成功接收，接收方可以直接确认第5条，因为4，5两条已收到。

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