尽管TCP和UDP都使用相同的网络层，TCP向应用层提供与UDP完全不同的服务。TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着连个使用TCP的应该在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。TCP不对字节流的内容作任何解释，对字节流的解释由TCP连接双方的应用层完成。
在一个TCP连接中，仅有双方进行彼此通信。TCP通过下列方式提供可靠性：
1）应用层数据被分割为TCP认为最合适发送的数据块。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段。
2）当TCP发出一个段后，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，将重发这个报文段。
3）TCP将保持它首部和数据的校验和。这是一个端到端的校验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的校验和有错误，TCP将丢弃这个报文段并不确认收到此报文段(希望对端能超时重传)。
4）当TCP收到发自TCP连接另一段的数据，它将发送一个确认。但是，这个确认不是立即发送，通常会延迟一段时间。
5）TCP报文段作为IP数据包来传输，由于IP数据包的到达可能失序，因此TCP报文段的到达也能失序。如有有必要，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付给应用层。
6）由于IP数据包会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
7）TCP还提供流量控制，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自己所能接纳的数据。这将防止较快主机使较慢主机的缓冲区溢出。
（一）TCP的首部格式
TCP数据被封装在一个IP数据报中，格式如图1所示：
字段含义：
源端口：2字节
目的端口：2字节
顺序号：4字节(SequenceNumber) 发送端发出的每个TCP数据包的编号，依次递增1，初始值是随机的。
应答号：4字节(Acknowledgement) 期望对端发送过来的TCP数据包顺序号（隐含确认已收到的TCP包）
数据偏移：1字节(DataOffset)
1、数据偏移：指出TCP负载的开始位置，4位。以4字节为单位。如0101表示20位置的数据为负载开始
2、保留位
标志位：1字节，以下每个占一位
1、CWR：
2、ECE：
3、Urgent：紧急位，表明后面的紧急标志有效。告诉接收端需要紧急。
4、Ack：应答位，表明前面的应答号有效。
5、Push：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
6、Reset：连接复位，重新建立连接。
7、Syn：同步顺序号（用来发起一个连接）。
8、Fin：结束联接。
窗口大小：2字节，接收窗口大小，用来进行流量控制。
校验和：2字节，TCP首部和数据的检验和。
紧急标志：2字节
选项：长度不定，以字节为单位
填充：长度不定，内容必须为0
（二）TCP连接的建立与撤销
2.1)建立连接，采用三次握手协议建立TCP连接：
I)客户端带SYN标记的报文段，指明打算建立连接的服务器端口和初始序号。
II)服务端发回包含服务端初始序号的SYN报文段作为应答。同时，将确认序号设置为客户端的序号加1来对客户的SYN报文段进行确认。
III)客户端必须将确认序号设置为服务端的序号加1来对服务端的SYN报文进行确认。
这三个报文段完成连接的建立，这个过程也成为三次握手协议。如下图示意：
2.2）连接终止协议
TCP建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接需要经过四次握手。这是由于TCP的半关闭性造成的。由于TCP是一个全双工连接，因此连接双发必须单独地进行关闭。这原则就是当一方完成它的数据发送任务后就发送一个带有FIN标记的数据报来终止这个方向的连接。发送FIN通常是应用层进行关闭的结果。收到一个FIN只意味着在在这一方向上没有数据流动。一个TCP连接收到一个FIN后仍能发送数据。断开连接的过程如下：
（三）TCP服务的主要特点
1）面向连接的传输；
2）端到端的通信；
3）高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序；
4）全双工方式传输；
5）采用字节流方式，即以字节为单位传输字节序列；
6）紧急数据传送功能。
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