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分类: 嵌入式

2014-11-24 18:31:17

原文地址:TCP传输控制协议 作者:lantianyu520

 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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