TCP：传输控制协议 ---文档资料

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[align=justify]标识号：标识一个数据报所属的消息，以使得接收节点可以重组被分断或分段的消息。该域和下面两个域，即标识符和段偏移量，在数据报的分段和重组过程中起作用。[/align]
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[align=left]标志符：有两种状态无分段或多个分段。标识一个消息是否被分段，如果是，则表示数据报是否是最后一个段。[/align]
[align=left]分段偏移量：标识数据报段属于分段集的哪一段[/align]
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	TCP：传输控制协议
	（TCP：Transmission Control Protocol）

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传输控制协议 TCP 是 TCP/IP 协议栈中的传输层协议，它通过序列确认以及包重发机制，提供可靠的数据流发送和到应用程序的虚拟连接服务。与 IP 协议相结合， TCP 组成了因特网协议的核心。 　　由于大多数网络应用程序都在同一台机器上运行，计算机上必须能够确保目的地机器上的软件程序能从源地址机器处获得数据包，以及源计算机能收到正确的回复。这是通过使用 TCP 的“端口号”完成的。网络 IP 地址和端口号结合成为唯一的标识 , 我们称之为“套接字”或“端点”。 TCP 在端点间建立连接或虚拟电路进行可靠通信。 　　TCP 服务提供了数据流传输、可靠性、有效流控制、全双工操作和多路复用技术等。 　　关于流数据传输 ,TCP 交付一个由序列号定义的无结构的字节流。 这个服务对应用程序有利，因为在送出到 TCP 之前应用程序不需要将数据划分成块， TCP 可以将字节整合成字段，然后传给 IP 进行发送。 　　TCP 通过面向连接的、端到端的可靠数据报发送来保证可靠性。 TCP 在字节上加上一个递进的确认序列号来告诉接收者发送者期望收到的下一个字节。如果在规定时间内，没有收到关于这个包的确认响应，重新发送此包。 TCP 的可靠机制允许设备处理丢失、延时、重复及读错的包。超时机制允许设备监测丢失包并请求重发。 　　TCP 提供了有效流控制。当向发送者返回确认响应时，接收 TCP 进程就会说明它能接收并保证缓存不会发生溢出的最高序列号。 　　全双工操作： TCP 进程能够同时发送和接收包。 　　TCP 中的多路技术：大量同时发生的上层会话能在单个连接上时进行多路复用。

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协议结构

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[align=right]16 [/align]	[align=right]32 bit[/align]
[align=center]Source port [/align]	[align=center]Destination port [/align]
[align=center]Sequence number [/align]
[align=center]Acknowledgement number [/align]
[align=center]Offset[/align]	[align=center]Reserved[/align]	[align=center]U[/align]	[align=center]A[/align]	[align=center]P[/align]	[align=center]R[/align]	[align=center]S[/align]	[align=center]F[/align]	[align=center]Window[/align]
[align=center]Checksum[/align]	[align=center]Urgent pointer[/align]
[align=center]Option + Padding[/align]
[align=center]Data[/align]

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Source Port – 识别上层源处理器接收 TCP 服务的点。 Destination Port – 识别上层目标处理器接收 TCP 服务的点。 Sequence Number – 通常指定分配到当前信息中的数据首字节的序号。在连接建立阶段，该字段用于设别传输中的初始序列号。 Acknowledgment Number – 包含数据包发送端期望接收的数据下一字节的序列号。一旦连接成功，该值会一直被发送。 Data Offset – 4 位。TCP 协议头中的32位字序号表示数据开始位置。 Reserved – 6位。预留以备用，必须设置为0。 Control Bits （Flags） – 6位。传送各种控制信息。控制位可以是：

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U （URG）	Urgent pointer field significant.
A （ACK）	Acknowledgment field significant.
P （PSH）	Push function.
R （RST）	Reset the connection.
S （SYN）	Synchronize sequence numbers.
F （FIN）	No more data from sender.

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Window – 16位。指定发送端接收窗口的大小，也就是说，数据可用的八位缓存区大小。 Checksum – 16 位。指出协议头在传输中是否遭到破坏。 Urgent Pointer – 16 位。指向数据包中的第一个重要数据字节。 Option + Padding – 指定各种 TCP 选项。可选项有两种可能形式：单个八位可选类型和八位可选类型，八位可选长度和实际可选数据八位位组。 Data – 包含上层信息。

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16	32 bit
Source port	Destination port
Sequence number
Acknowledgement number
Offset	Reserved	U	A	P	R	S	F	Window
Checksum	Urgent pointer
Option + Padding
Data

 
 

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             TCP-IP原理、基础以及在Linux上的实现—（1）
 
导言：本篇作为理论基础，将向我们讲述TCP/IP的基本原理以及重要的协议细节，并在此基础上介绍了TCP/IP在LINUX上的实现。
OSI参考模型及TCP/IP参考模型</SPAN></A><BR>OSI模型（open system interconnection reference model）是基于国际标准化组织（ISO）的建议而发展起来的，它分为如图3-1所示的七层。当卫星和无线网络出现以后，现有的协议在和这些网络互联时出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构，能无缝地连接多个网络。这个体系结构就是TCP/IP参考模型。
      TCP/IP协议
因特网在传输层有两种主要的协议：一种是面向连接的协议，一种是无连接的协议。传输控制协议TCP是(transmission  control 专门用于在不可靠的因特网上提供可靠的、端对端的字节流通信的协议。通过在发送方和接收方分别创建一个称为套接字的通信端口就可以获得TCP服务。所有的TCP 连接均是全双工的和点到点的。
   发送和接收方TCP实体以数据报的形式交换数据。一个数据报包含一个固定的20字节的头、一个可选部分以及0或多字节的数据。对数据报的大小有两个限制条件：首先，每个数据报（包括TCP头在内）必须适合IP的载荷能力，不能超过65535字节；其次，每个网络都存在最大传输单元MTU（maximum transfer unit），要求每个数据报必须适合MTU。如果一个数据报进入了一个MTU小于该数据报长度的网络，那么处于网络边界上的路由器会把该数据报分解为多个小的数据报。
   TCP实体所采用的基本协议是滑动窗口协议。当发送方传送一个数据报时，它将启动计时器。当该数据报到达目的地后，接收方的TCP实体向回发送一个数据报，其中包含有一个确认序号，它等于希望收到的下一个数据报的顺序号。如果发送方的定时器在确认信息到达之前超时，那么发送方会重发该数据报。
TCP数据报头
图3-2
源端口、目的端口：16位长。标识出远端和本地的端口号。
顺序号：32位长。表明了发送的数据报的顺序
确认号：32位长。希望收到的下一个数据报的序列号。
TCP头长：4位长。表明TCP头中包含多少个32位字。
接下来的6位未用。
ACK：ACK位置1表明确认号是合法的。如果ACK为0，那么数据报不包含确认信息，确认字段被省略。
PSH：表示是带有PUSH标志的数据。接收方因此请求数据报一到便可送往应用程序而不必等到缓冲区装满时才传送。
RST：用于复位由于主机崩溃或其它原因而出现的错误的连接。还可以用于拒绝非法的数据报或拒绝连接请求。
SYN：用于建立连接。
FIN：用于释放连接。
窗口大小：16位长。窗口大小字段表示在确认了字节之后还可以发送多少个字节。
校验和：16位长。是为了确保高可靠性而设置的。它校验头部、数据和伪TCP头部之和。
可选项：0个或多个32位字。包括最大TCP载荷，窗口比例、选择重发数据报等选项。
1 .最大TCP载荷：允许每台主机设定其能够接受的最大的TCP载荷能力。在建立连接期间，双方均声明其最大载荷能力，并选取其中较小的作为标准。如果一台主机未使用该选项，那么其载荷能力缺省设置为536字节。
2. 窗口比例：允许发送方和接收方商定一个合适的窗口比例因子。这一因子使滑动窗口最大能够达到232字节。
3. 选择重发数据报：这个选项允许接收方请求发送指定的一个或多个数据报。           
 
             
  
 
 
 
 
——————TCP-IP原理、基础以及在Linux上的实现—（2）———————
 
 
2.2 连接管理
在TCP中建立连接采用三次握手的方法。为了建立连接，其中一方，如服务器，通过执行LISTEN和ACCEPT原语被动地等待一个到达的连接请求。
 
另一方，如客户方，执行CONNECT原语，同时要指明它想连接到的IP地址和端口号，设置它能够接受的TCP数据报的最大值，以及一些可选的用户数据。CONNECT原语发送一个SYN=1，ACK=0的数据报到目的端，并等待对方响应。
 
该数据报到达目的端后，那里的TCP实体将察看是否有进程在侦听目的端口字段指定的端口。如果没有，它将发送一个RST=1的应答，拒绝建立该连接。 
 
如果某个进程正在对该端口进行侦听，于是便将到达的TCP数据报交给该进程，它可以接受或拒绝建立连接。如果接受，便发回一个确认数据报。一般情况下，TCP的连接建立过程如图3所示。
 
  
3-3图
 
为了释放连接，每方均可发送一个FIN=1的TCP数据报，表明本方已无数据发送。当FIN数据报被确认后，那个方向的连接即告关闭。当两个方向上的连接均关闭后，该连接就被完全释放了。一般情况下，释放一个连接需要4个TCP数据报：每个方向均有一个FIN数据报和一个ACK数据报。
 
2.3 传输策略
 
TCP中采用滑动窗口来进行传输控制，滑动窗口的大小意味着接收方还有多大的缓冲区可以用于接收数据。发送方可以通过滑动窗口的大小来确定应该发送多少字节的数据。当滑动窗口为0时，发送方一般不能再发送数据报，但有两种情况除外，一种情况是可以发送紧急数据，例如，允许用户终止在远端机上的运行进程。另一种情况是发送方可以发送一个1字节的数据报来通知接收方重新声明它希望接收的下一字节及发送方的滑动窗口大小。
 
2.4拥塞控制
当加载到某个网络上的载荷能力超过其处理能力时，便会出现拥塞现象。对于因特网来说有两个潜在的问题--网络的容量和接收方的容量，应该分别进行处理。发送方始终保持两个窗口：接收方承认的窗口和拥塞窗口。取两个窗口的最小值作为可以发送的字节数。
 
当建立连接时，发送方将拥塞窗口大小初始化为该连接所用的最大数据报的长度值，并随后发送一个最大长度的数据报。如果该数据报在定时器超时之前得到了确认，那么发送方会在原拥塞窗口的基础上再增加一个数据报的字节值，使其为两倍最大数据报的大小，然后发送两个数据报。当这些数据报中的每一个都被确认后，拥塞窗口大小就再增加一个最大数据报的长度。当拥塞窗口是N个数据报的大小时，如果发送的所有N个数据报都被及时确认，那么将拥塞窗口大小增加N个数据报对应的字节数目。拥塞窗口保持指数规律增大，直到数据传输超时或者达到接收方设定的窗口大小。拥塞窗口便设置为恰好不造成超时或达到接收方的窗口大小的字节数。
 
2.5 定时器管理
TCP使用多个定时器，如重发定时器、持续定时器、"keep alive"定时器等。最重要的是重发定时器。在发送一个数据报的同时，启动一个数据重发定时器。如果在定时器超时前该数据报被确认，则关闭该定时器；相反，如果在确认到达之前定时器超时，则需要重发该数据报。
持续定时器用于防止出现死锁情况。当一个连接长时间闲置时，"keep alive"定时器会超时而使一方去检测另一方是否仍然存在。如果它未得到响应，便终止该连接。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
———————————————————TCP的服务  ———————
 
 
 
 
 
             
 

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