【计算机网络篇】TCP协议

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TCP协议

1，TCP 简介

TCP（Transmission Control Protocol）是一种在计算机网络中广泛使用的传输层协议，用于在网络上可靠地传输数据。

TCP 提供了可靠的、面向连接的通信，并负责数据的划分、排序和重传，以确保数据在网络中可靠地传输、按顺序到达。

2，TCP 特点

TCP的主要特点为面向连接，可靠传输，面向字节流，全双工通信。下面对这些特点进行逐一解释：

1，面向连接：TCP是一种面向连接的协议，这意味着在通信双方进行数据传输之前需要建立连接。连接的建立过程涉及到三次握手，这种连接确保了通信双方之间的可靠性和顺序性。

2，可靠传输：TCP提供了可靠的数据传输，这意味着它会确保数据在发送方和接收方之间以正确的顺序、无差错地传递。TCP使用确认机制、重传机制和序列号等技术来实现数据的可靠传输，在不稳定的网络环境中也能保证数据的准确性。

3，面向字节流：TCP将数据视为连续的字节流，而不是离散的消息。这意味着应用程序可以按照需要将数据划分为任意大小的数据块，TCP会将这些数据块分割为合适大小的数据段进行传输。接收方会按照序列号将数据段重新组装成完整的字节流并解析。

4，全双工通信：TCP连接支持全双工通信，这意味着通信双方可以同时进行双向的数据传输，而不需要等待对方的响应。发送方和接收方可以独立地发送和接收数据，而不会干扰对方的操作。

此外，TCP除了上述的主要特点外，还有其它的特点：

• 流量控制：TCP通过滑动窗口机制对发送方的发送速率进行控制，避免因发送方发送过多的数据导致接收方缓冲区溢出。
• 拥塞控制：TCP具有拥塞控制算法，可以根据网络状况动态调整发送速率，避免网络拥塞发生，保持网络的稳定性和公平性。

3，TCP 段格式

段是TCP传输数据的基本单位，由2部分所构成，分别为报头和数据区。

TCP 协议段格式示意图：

TCP 段格式中的各字段代表含义如下：

1，源端口号：16位字段，表示发送方的端口号。

2，目的端口号：16位字段，表示接收方的端口号。

3，序列号：32位字段，表示发送方发送数据的字节流的序列号，实现有序传输。

4，确认号：32位字段，表示接收方期望收到的下一个字节的序列号，实现可靠传输。

5，数据偏移：4位字段，表示TCP头部的长度，以32位（4字节）为单位计算。

6，保留：6位字段，保留供将来使用。

7，控制标志：6位字段，用于控制TCP的连接和传输行为，包含URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等标志位。

8，窗口大小：16位字段，表示接收方当前可以接收的数据量，实现流量控制。

9，校验和：16位字段，用于校验TCP头部和数据的完整性。

10，紧急指针：16位字段，用于指示紧急数据的位置，在URG标志位被设置时才有效。

11，选项：可选字段，用于扩展TCP协议的功能，如选择确认、最大段长度等。

12，数据：可选字段，TCP段中携带的实际数据部分。

以上是TCP段的主要字段，并通过这些字段实现了可靠的数据传输、流量控制、拥塞控制和连接管理等功能。

TCP 段中的注意事项：

1，数据偏移该字段表示TCP头部的长度，以32位（4字节）为单位计算。具体来说，它表示TCP头部中有多少个4字节的字。

每个数据偏移的值乘以4就得到了TCP头部的长度，数据偏移字段的取值范围是0-15，这就使得TCP可以适应不同的选项需求。

２，TCP头部中的选项字段的长度是可变的，其是由数据偏移字段决定的，选项字段的长度范围区间为0字节到40字节。

当数据偏移值为５时，说明整个TCP报头为20字节，相当于没有选项；而当数据偏移值为15时，这时选项字段占用40字节。

３，控制标志字段用于控制TCP的连接和传输行为，包含URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等标志位。标志位逐一解释：、

• URG（Urgent）：表示紧急指针字段是否有效，即是否有紧急数据需要处理。
• ACK（Acknowledgment）：表示确认号字段是否有效，即确认是否已接收到的数据。
• PSH（Push）：提示接收方应用层尽快传递数据给应用程序，不需要等待缓冲区充满。
• RST（Reset）：请求重置连接，终止连接或处理异常情况。复位报文段
• SYN（Synchronize）：用于建立连接，初始化序列号。同步报文段
• FIN（Finish）：用于释放连接，表明发送方已经发送完数据。结束报文段

结语

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