《TCP/IP詳解卷1：協議》第1七、18章 TCP：傳輸控制協議（1）-讀書筆記

章節回顧：

《TCP/IP詳解卷1：協議》第1章 概述-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第2章 鏈路層-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第3章 IP：網際協議（1）-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第3章 IP：網際協議（2）-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第4章 ARP：地址解析協議-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第5章 RARP：逆地址解析協議-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第6章 ICMP：Internet控制報文協議-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第11章 UDP：用戶數據報協議-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第1七、18章 TCP：傳輸控制協議（1）-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第1七、18章 TCP：傳輸控制協議（2）-讀書筆記

《TCP/IP詳解卷1：協議》第19章 TCP的交互數據流-讀書筆記

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第17章 TCP：傳輸控制協議

一、TCP服務

儘管TCP和UDP都使用相同的網絡層（IP），TCP卻嚮應用層提供與UDP徹底不一樣的服務。TCP提供一種面向鏈接的、可靠的字節流服務。

（1）面向鏈接

兩個使用TCP的應用（一般是一個客戶和一個服務器）在彼此交換數據以前必須先創建一個TCP鏈接。過程與打電話類似，先撥號振鈴，等待對方摘機說「喂」，而後才說明是誰。

說明：在一個TCP鏈接中，僅有兩方彼此進行通訊。廣播和多播不能用於TCP。

（2）可靠性

TCP經過下列方式來提供可靠性：

1）應用數據被分割成T C P認爲最適合發送的數據塊。由TCP傳遞給IP的信息單位稱爲報文段或段。

注意：對於UDP，應用程序產生的數據報長度將保持不變。

2）當TCP發出一個段後，它啓動一個定時器，等待目的端確認收到這個報文段。若是不能及時收到一個確認，將重發這個報文段。

3）當TCP收到發自TCP鏈接另外一端的數據，它將發送一個確認。這個確認不是當即發送，一般將推遲幾分之一秒。

4）TCP將保持它的首部和數據檢驗和。這是一個端到端的檢驗和，若是收到段的檢驗和有差錯，TCP將丟棄這個報文段和不確認收到此報文段（但願發端超時並重發）。

5）由於TCP報文段是做爲IP數據報來傳輸的，而IP數據報的到達可能會失序，因此TCP報文段的到達也可能會失序。若是必要，TCP將對收到的數據進行從新排序，將收到的數據以正確的順序交給應用層。

6）由於IP數據報會發生重複，因此TCP的接收端必須丟棄重複的數據。

7）TCP提供流量控制。TCP鏈接的每一方都有固定大小的緩衝區。TCP的接收端只容許另外一端發送其緩衝區所能接納的數據。可防止較快主機導致較慢主機的緩衝區溢出。

說明：

1）兩個應用程序經過TCP鏈接交換8 bit構成的字節流。TCP不在字節流中插入記錄標識符。將這稱爲字節流服務。

2）假設一方的應用程序先傳10字節，又傳20字節，再傳50字節，鏈接的另外一方將沒法瞭解發方每次發送了多少字節。收方能夠分4次接收這80個字節，每次接收20字節。

3）TCP對字節流的內容不做任何解釋，它不知道傳輸的數據字節流是二進制數據、ASCII字符、EBCDIC字符或其餘類型數據。由TCP雙方的應用層對字節流進行解釋。

 

二、TCP首部

TCP數據被封裝在一個IP數據報中，如圖17-1所示。

圖17-2顯示TCP首部的數據格式。若是不計選項字段，它一般是20個字節。

TCP首部字段說明：

（1）TCP段包含的源端和目的端端口號，是用於尋找發端和收端應用進程。

說明：源端和目的端端口號加上源端IP地址和目的端IP地址惟一肯定一個TCP鏈接。

（2）序號用來標識從TCP發端向收端發送的數據字節流。若是將字節流看做是在兩個應用程序間的單向流動，則TCP用序號對每一個字節進行計數。序號是32 bit的無符號數，到達2^32-1後又從0開始。

說明：TCP爲應用層提供全雙工服務。這意味着數據能在兩個方向上獨立進行傳輸。因此，鏈接的每一端必須保持每一個方向上的傳輸數據序號。

（3）當創建一個新的鏈接時，SYN標誌置1。

（4）由於每一個傳輸的字節都被計數，確認序號包含發送確認的一端所指望收到的下一個序號，即確認序號是上次已成功收到數據字節序號加1。

注意：只有ACK標誌爲1時確認序號字段纔有效。

（5）發送ACK無需任何代價，由於32 bit的確認序號字段和ACK標誌同樣，老是TCP首部的一部分。所以，一旦一個鏈接創建起來，這個字段老是被設置，ACK標誌也老是被設置爲1。

（6）首部長度給出首部中32 bit字的數目。須要這個值是由於任選字段的長度是可變的。這個字段佔4 bit，所以TCP最多有60字節的首部（32bit*(2^4-1)）。若是沒有選項字段，正常的長度是20字節。

（7）TCP首部中有6個標誌比特，它們中的多個可同時被設置爲1。含義爲：

1）URG 緊急指針有效。

2）ACK 確認序號有效。

3）PSH 接收方應該儘快將這個報文段交給應用層。

4）RST 重建鏈接。

5）SYN 同步序號用來發起一個鏈接。

6）FIN 發端完成發送任務。

（8）TCP的流量控制由鏈接的每一端經過聲明的窗口大小來提供。窗口大小爲字節數，起始於確認序號字段指明的值，這個值是接收端指望接收的字節。窗口大小是一個16 bit字段，於是窗口大小最大爲65535字節。

（9）檢驗和覆蓋了整個TCP報文段包括TCP首部和TCP數據。這是一個強制性的字段，必定是由發端計算和存儲，並由收端進行驗證。

說明：TCP檢驗和的計算與UDP檢驗和的計算類似，使用一個僞首部。

（10）只有當URG標誌置1時緊急指針纔有效。緊急指針是一個正的偏移量，和序號字段中的值相加表示緊急數據最後一個字節的序號。TCP的緊急方式是發送端向另外一端發送緊急數據的一種方式。

（11）最多見的選項字段是最長報文大小，又稱爲MSS (Maximum Segment Size)。每一個鏈接方一般都在通訊的第一個報文段（爲創建鏈接而設置SYN標誌的那個段）中指明這個選項。它指明本端所能接收的最大長度的報文段。

（12）TCP報文段中的數據部分是可選的。例如：一個鏈接創建和終止時，雙方交換的報文段僅有TCP首部。在處理超時的許多狀況中，也會發送不帶任何數據的報文段。

 

小結：

（1）TCP提供了一種可靠的面向鏈接的字節流運輸層服務。

（2）TCP將用戶數據打包構成報文段；它發送數據後啓動一個定時器；另外一端對收到的數據進行確認，對失序的數據從新排序，丟棄重複數據；TCP提供端到端的流量控制，並計算和驗證一個強制性的端到端檢驗和。

（3）許多流行的應用程序如Telnet、Rlogin、FTP和SMTP都使用TCP。

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第18章 TCP鏈接的創建與終止

一、引言

TCP是一個面向鏈接的協議。不管哪一方向另外一方發送數據以前，都必須先在雙方之間創建一條鏈接。

二、鏈接的創建與終止

（1）創建鏈接協議

若是18-3所示，爲了創建一條TCP鏈接：

1）請求端（客戶）發送一個SYN段指明客戶打算鏈接的服務器的端口，以及初始序號（ISN，例子中爲1415531521），如報文1。

2）服務器發回包含服務器的初始序號的SYN報文段（報文段2）做爲應答。同時，將確認序號設置爲客戶的ISN加1以對客戶的SYN報文段進行確認。一個SYN將佔用一個序號。

3）客戶必須將確認序號設置爲服務器的ISN加1以對服務器的SYN報文段進行確認（報文段3）。

這三個報文段完成鏈接的創建，這個過程也稱爲三次握手。

說明：

1）發送第一個SYN的一端將執行主動打開，接收這個SYN併發回下一個SYN的另外一端執行被動打開。

2）當一端爲創建鏈接而發送它的SYN時，它爲鏈接選擇一個初始序號。ISN隨時間而變化，所以每一個鏈接都將具備不一樣的ISN。

（2）終止鏈接

終止一個鏈接要通過4次握手。這是由TCP的半關閉形成的。

說明：

1）由於TCP是全雙工的（數據在兩個方向上能同時傳遞），所以每一個方向必須單獨進行關閉。原則是：當一方完成它的數據發送任務後發送一個FIN來終止這個方向鏈接。當一端收到一個FIN時，它必須通知應用層另外一端已經終止了那個方向的數據傳送。

注意：發送FIN一般是應用層進行關閉的結果。

2）收到一個FIN只意味着在這一方向上沒有數據流動。

注意：一個TCP鏈接在收到一個FIN後仍能發送數據，這對利用半關閉的應用來講是可能的，儘管在實際應用中只有不多的TCP應用程序這樣作。

圖18-4顯示了終止一個鏈接的典型握手順序。

發送FIN將致使應用程序關閉它們的鏈接，這些FIN的ACK是由TCP軟件自動產生的。

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說明：上面內容包括《TCP/IP詳解卷1：協議》第17章內容以及18章的一點內容（TCP鏈接的創建與終止），18章還有部份內容分析各類鏈接問題，內容較多，明天才能總結出來。