网络互联与互联网 - TCP 协议详解-Toy模板网

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1 概述

在 TCP/IP 协议簇中有两个传输协议
- TCP：Transmission Control Protocol，传输控制协议，是面向连接的、可靠的。
- UDP：User Datagram Protocol，用户数据报协议，是面向无连接的、不可靠的。

2 TCP 传输控制协议

2.1 报文格式

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参数	英文名	说明
源端口	Sorce Port
目的端口	Destination Port
序号	Sequence Number	保证数据的可靠性
确认号	Acknowlegement Number
首部长度	Header Length
保留	Reserved
控制位	Control bits
窗口大小	Window Size	进行流量控制
校验和	Checksum
紧急指针	Urgent
可选项	Options

【其中，控制位有以下参数，其值为 1 时，表示启用。】

控制位	全称	描述
URG	Urgent	紧急。表示本报文中是否包含紧急数据
ACK	Acknowledgement	确认。表示前面的字段是否有效
PSH	Push	推送。表示立即将数据推送给上层
RST	Reset	重置。表示是否重置连接
SYN	Synchronization	同步。在建立连接时使用，用来同步序号。 ① 当 SYN=1，ACK=0 时，表示这是一个请求建立连接的报文段。 ② 当 SYN=1，ACK=1 时，表示对方同意建立连接。
FIN	Finish	完成。表示数据已经发送完成，可以释放连接。

2.2 三次握手，建立连接

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说明
① 序号 seq：表示本次通信的字节流序号。初始序号 x、y 是自动生成的，如上图：seq = x 表示 客户端 本次的初始序号为 x，seq = y 表示 服务器 本次的初始序号为 y。
② 确认号 ack：确认上一步的序号，并进行 + 1 （目的：表明数据包是连续的）。
③ 当 控制位 ACK = 1 时，确认号 ack 才有值。

2.3 四次挥手，释放连接

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说明
① 请求释放连接中的 x、y 为上一次通信中的值
② MSL：Maximum Segment Lifetime（最大段时长）

2.4 四种拥塞控制

拥塞控制	英文名	描述
慢开始	slow-start	cwnd 初始值为 1，后续按 2ⁱ 增长，如：1，2，4，8…
拥塞避免	congestion avoidance	cwnd 按 + 1 增长，如：1， 2， 3， 4…
快重传	fast retransmit	发送方一旦收到 3 个连续的确认（ack），就将相应的报文段立即重传
快恢复	fast recovery	既可以使用慢开始算法，也可以使用拥塞避免算法

拥塞（congestion）：在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络性能就要变化，这种情况就叫做拥塞。
拥塞窗口（cwnd） 和 慢开始门限（ssthresh）：
     ① 当 cwnd < ssthresh 时，使用 慢开始算法
     ② 当 cwnd > ssthresh 时，停止使用 慢开始算法 而改用 拥塞避免算法
     ③ 当 cwnd = ssthresh 时，既可使用 慢开始算法，也可使用 拥塞避免算法