分类： 系统运维
2009-03-15 09:58:58
TCP是一种基于IP协议的，提供面向连接的，可靠的，全双工的字节流服务的传输层协议。
TCP面向连接的概念可以理解为与2层相似的一种虚电路的概念，即在开始使用TCP传输数据之前，必须先建立一个连接（虚电路），在连接建立好之后，双方，也只能是连接的两端两个“端”才能开始进行数据交换。因此，广播和多播是不能应用于TCP的。
TCP自己组织需要发送的数据块的大小。这一点可能让很多开发者感觉不爽，也是造成很多bug的原因。当应用开发人员使用write或者send发送数据后，其实是将数据拷贝到了kernel中TCP的发送缓存中，这之后的事情就完全由TCP来决定了，TCP会把数据划分成它认为最合适的数据块。这个思想是和UDP完全不同的。
当TCP发送一块数据后，它会启动一个定时器timer，等待接收方的确认，如果在timer规定的时间内接收不到确认数据，则重新发送刚才的数据块。
当TCP收到来自另外一端的数据后，它会发送一个针对接受到的数据的确认，通常这个确认会推迟一段时间（非常短的时间）发送出去。
TCP会始终保持一个整个TCP报文段（包括header与data）的校验和，用于检测在数据传输中是否出现错误。如果有则丢弃当前收到的这个数据段。
TCP必须对到达的数据进行排序。
TCP必须能够丢掉重复的数据段。
TCP的另外一个非常重要的功能是它可用提供流量控制。它的两端都有一定的固定大小的buffer空间。接手段必须告诉发送端自己所能接收的最大数据，而发送端发送的数据不能超过接收端buffer的大小。
TCP不对它所传送的字节流做任何解释，它不知道所传送的字节流是二进制还是ASCII字符，这个问题是应用层应该考虑的问题。
首先16位的src port与16位的dst port用来区分应用程序。
TCP Header中两个32位是一个序号与一个确认序号，这两个东西比较难理解。首先序号用来标识从发送端向接收端发送的数据字节流，它表示这个数据段中的第一个数据字节。其实序号就是一个发送端发送数据的计数器，发送端发送的第二个TCP包的序号减去第一个TCP包的序号就可以得出第一个TCP包发送的数据块的大小。序号是一个32位的无符号证书，达到2的32次方减1后又从0开始。
需要注意的是，当建立一个TCP连接时，SYN标志变为1，此时序号字段包含了发送方主机选择的出示序号ISN，但是一般情况下这个ISN为0，改发送方要发送的数据的第一个字节序号为这个ISN加1，因此在建立TCP连接的第一个TCP包中，序号为0，因为ISN为0，而建立TCP连接又没有要发送的数据，所以序号为0。
确认序号标识接收方（即发送确认的一方）所期望接收到的下一个序号，也就是它接收到的TCP包的序号加1，并且只有ACK位为1时此确认序号才生效。但是通常情况下这种情况总是正确的，因为一个TCP连接一旦建立，之后的报文中ACK位总会被设置。
需要注意的是，序号和确认序号是有方向的，因为TCP提供的是全双工的服务，所以在每一个方向上的序号和确认序号都是不同的。
确认序号其实就是表示已经收到了发送端发送的一些数据，但是当前确认序号所标识的数据还没有收到，这个确认序号可以被发送方用来判断是否需要重发。
4位的Header长度标识当前TCP包的header长度，最长是60个字节，而正常的TCPheader长度是20字节。
6位的标志位。URG：紧急指针有效；ACK：确认序号有效；PSH：接收方应该立刻将此包发给应用层；RST：复位一个连接；SYN：发起一个TCP连接；FIN：结束一个连接。
16位的窗口大小。TCP的流量控制由连接每一端通过声明窗口大小来提供。窗口大小为字节数，从确认序号的值开始。比如一端声明窗口大小为4096，当前的确认序号为10000，则表明这一端当前能接收的最大字节数为4096，而它希望接收从序号10000开始的数据。
16位的校验和。这个校验和覆盖整个TCP报文。它一定是由发送端来计算和填充的。而且必须由接收端进行验证。
16位的紧急数据指针，只有当URG标志位为1时才有效。它是一个偏移量，标识从序号开始的直到指针所指的数据，这一段数据被发送端设置为紧急数据。
TCP Header中还有一些options字段，最常用的是MSS字段，通常是SYN报文中携带这个字段，表明本端所能接收的最大长度的报文段。
另外需要表明的是，TCP可以不携带任何数据，而且这种报文还很有用，可用用来确认数据，也可以用来处理超时。
下面是option字段值的列表
Kind Meaning Reference
---- ------------------------------- ---------
0 End of Option List [RFC793]
1 No-Operation [RFC793]
2 Maximum Segment Size [RFC793]
3 WSOPT - Window Scale [RFC1323]
4 SACK Permitted [RFC2018]
5 SACK [RFC2018]
6 Echo (obsoleted by option 8) [RFC1072]
7 Echo Reply (obsoleted by option 8)[RFC1072]
8 TSOPT - Time Stamp Option [RFC1323]
9 Partial Order Connection Permitted[RFC1693]
10 Partial Order Service Profile [RFC1693]
11 CC [RFC1644]
12 CC.NEW [RFC1644]
13 CC.ECHO [RFC1644]
14 TCP Alternate Checksum Request [RFC1146]
15 TCP Alternate Checksum Data [RFC1146]
16 Skeeter [Knowles]
17 Bubba [Knowles]
18 Trailer Checksum Option [Subbu & Monroe]
19 MD5 Signature Option [RFC2385]
20 SCPS Capabilities [Scott]
21 Selective Negative Acknowledgements [Scott]
22 Record Boundaries [Scott]
23 Corruption experienced [Scott]
24 SNAP [Sukonnik]
25 Unassigned (released 12/18/00)
26 TCP Compression Filter [Bellovin]
