《TCP/IP详解》_卷一_TCP简介和报文段结构简介

此乃《TCP/IP详解》这本书的第一篇笔记。

 

关于概述，链路层，IP层等部分，盖因阅读时间距今较久，内容有点模糊，暂时先不写，以后复习的时候补上。现直接跳至TCP这章。

 

 

TCP：传输控制协议。与UDP一样，使用相同的网络层（IP协议），但TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务。TCP是一种面向连接的，可靠的字节流服务。

 

 

TCP在建立连接之后，通过以下方式提供可靠性：

 

1、应用层数据被分割成TCP认为最合适发送的数据块，即数据可能会分开传输。这和UDP完全不同，应用程序产生的数据包长度将保持不变。关于TCP如何确定报文段的长度，比较复杂，如果我以后看懂了，再写。

 

2、当一个TCP段发送出去之后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发一个报文段。关于TCP协议中自适应的超时及重传策略，以后具体讨论。

 

3、当TCP收到来自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒。

 

4、TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检验数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。即，TCP报文段本身有自检错功能，防止数据篡改。

 

5、既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。

 

6、既然IP数据报会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。

 

7、TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能容纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

 

 

 

 

TCP数据报结构：

 

TCP数据被封装在一个IP数据报中，如：

 

IP首部 TCP首部 TCP数据

20字节 —— 20字节 —— 不定

<----TCP报文段---->

<---------IP报文段-------------->

 

 

 

如果不计任选字段，TCP首部包含20个字节，即160个bit：

 

内容，大小依次是：16bit源端口号，16bit目的端口号，32bit序号，32bit确认序号，4bit首部长度，6bit的保留字段，6bit的标志，16bit窗口大小，16bit检验和，16bit紧急指针。

 

 

源端口和目的端口：用于寻找发端和收端应用程序。这2个值加上IP首部中的源IP地址和目的端的IP地址可唯一确定一个TCP连接。 端口是16位的，这可以解释说明为什么TCP端口号最大是65535.

 

序号：用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流。它表示在这个报文段中的第一个数据字节。如果将字节流看做在两个应用程序间的单向流动，则TCP用序列号对每个字节进行计数。序号从0到2的32次方-1循环计数。注意，当一个连接建立的时候，主机发送的第一个字节序号不是0，而是主机选择的初始序号ISN+1.关于ISN的确定，以后再说。

 

确认序号：既然每个传输的字节都被计数，确认序号包含发送确认的一端（接收端）所期望收到的下一个序号。因此，确认序号应当是上次已成功收到的数据字节序号+1.只有ACK标志（下面介绍）为1时，确认序号字段才有效。

 

首部长度：需要这个值是因为任选字段长度是可变的。这个字段占4bit，而且一般不算入TCP首部长度，因此，TCP首段长度最多60字节。若没有任选字段，正常的长度是20字节。

 

 

标志字段：有6个bit，这个6个bit分别表示6个不同的标志。他们中的多个可以同时被设置为1.这儿将简单的讨论，具体的以后去讲：

URG ： 为1时，紧急指针有效

ACK ： 为1时，确认序号有效 PS:一旦一个连接被建立，ACK标志总是被设定为1的

PSH : 为1时，接受方应当尽快将这个报文段交给应用层 PS：相当于电视里800里加急的标志

RST ： 为1时，重建连接

SYN ： 为1时，同步序号用来发送一个连接

FIN ： 为1时，发端完成发送任务 PS：还记得上面说的TCP拆分应用层数据么

 

SYN和FIN标志将在以后继续讨论（如果我还记得的话）

 

窗口大小 ： 这个我现在只知道与TCP的流量控制有关

 

检验和 ： 这是一个强制字段，一定由发送端计算和存储，并由接收端验证。TCP检验和的计算和UDP检验和的计算相似，以后单独讨论。

 

紧急指针 ： 当URG为1时才有效。它是一个偏移量，它和序号字段的值相加表示紧急指针数据中最后一个字节的序号。

 

 

 

普通20字节的TCP首部后面可能不是直接接上TCP数据，而是有一个变长的可选字段。每个连接方通常在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志的那个段）中指明。它指明 本段所能接收的最大长度的报文段。

 

 

注意：TCP数据部分是可选的。意思是，我们可能在某个时候（如建立连接和终止连接）仅仅发送TCP首部，而不发送数据。

 

 

PS：上文有很大的部分摘抄自《TCP/IP详解》，若有雷同，已经声明不是巧合了