TCP协议
TCP协议的特点
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TCP协议时面向连接（虚连接）的传输层协议。
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每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接是点对点的。
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TCP提供可靠交付的服务，无差错、不丢失、不重复、按序到达。可靠有序，不丢不重
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TCP提供全双工通信。
a. 发送缓存：准备发送的数据&已经发送但是尚未收到确认的数据。
b. 接收缓存：按序到达，但是还未被应用程序接收的数据&未按序到达的数据。
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TCP面向字节流。 应用程序将数据看成一连串的，无结构的字节流。
TCP报文段首部格式
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源端口：发送端端口号，0~65535。
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目的端口：接收端端口号，0~65535.
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序号：在一个TCP连接中传输的字节流中的每一个字节都按照顺序编号，本字段表示本报文段所发送数据的第一个字节的序号。
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确认号：期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。若确认号为N，则证明到序号N-1为止的所有数据都已正确接受。
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数据偏移：因为TCP除了固定的20B首部之外，还有选项与填充字段，因此需要数据偏移位指定TCP数据报首部至数据部分的长度。因为TCP数据报为4B的整数倍，不足部分填充0，因此偏移1位代表4B。15 * 4B = 60B，首部最长为60B。
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保留：保留位。
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六个控制位
1)紧急位URG：URG=1时，表明此数据报有紧急数据，是高优先级数据，应尽快发送，不用在发送端缓存队列排队，配合紧急指针使用。
2)确认位ACK：ACK=1时确认号有效，在连接建立后，所有传送的数据报都需要把ACK置为1.
3)推送位PSH：PSH=1时，表明此数据报应该尽快交付给接收端的应用程序，不用等缓存填满之后再向上交付。
4)复位RST：RST=1时，表明TCP连接出现了严重错误，需要断开连接之后，再重新连接。
5)同步位SYN：SYN=1时，表明这是一个连接请求/连接接受报文。
6)终止位FIN：FIN=1时，表明报文的发送方已经发送完数据，要求释放连接。
- 窗口：指的发送本报文段的一方的接收窗口，即允许对方发送的数据量。
- 校验和：伪首部+首部+数据部分。第四个字段为6.
- 紧急指针：URG=1才有效，紧急数据的末尾，紧急数据为数据报头至紧急指针的中间部分。
- 选项：最大报文长度MSS、窗口扩大、时间戳、选择确认。。。。
TCP连接管理
TCP连接的三个阶段，连接建立->数据传输->连接释放。
客户服务器方式。
三次握手
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客户端主动发起请求，请求建立连接，SYN=1，因为此数据报是第一条数据，因此没有确认位。无应用层数据
SYN=1 seq=x(随机)
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服务器接受到客户端发送的请求，为该连接分配缓存与变量，并向客户端返回确认报文段，允许连接。无应用层数据
SYN=1 seq=y(随机) ACK=1 ack=x+1(因为客户端发送时没有数据，因此期望收到下一个序号为x+1)
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客户端收到服务器发送的连接确认，客户端为该连接分配缓存与变量，开始向服务器返回确认的确认。可携带数据
SYN=0 ACK=1 seq=x+1 ack =y+1
四次挥手
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客户端发送完毕数据，请求释放连接。
FIN=1，seq=u
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服务器接收到连接终止信号，需要确认其收到连接释放信号，因为释放连接不带数据，因此ack为seq+1。半关闭状态
ACK=1，ack=u+1，seq=v
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服务器将剩余数据发送完毕之后，请求释放连接，主动关闭TCP连接。
FIN=1，ACK=1， ack=u+1，seq=w
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客户端回复一个确认释放连接报文，等待计时器到设置的2MSL（最长报文寿命），连接彻底关闭。
可靠传输
可靠：保证接收方从缓存区读出的字节流与发送方发出的字节流完全一样。
- 校验：伪首部
- 序号：字节编号
- 确认：确认序号，保证之前序号的字节都已收到，累计确认
- 重传：确认重传不分家，超时重传；TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs(加权平均往返时间)
- 冗余ACK，当收到超过3个冗余ACK时，即进行重传。
TCP流量控制
流量控制：让发送方慢点，要让接收方来得及接收。
TCP利用滑动窗口机制，实现流量控制。
在通信过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态调整发送方的发送窗口大小，即接收窗口rwnd(接收方通过设置确认报文的窗口字段，来将rwnd通知发送方)，发送方的发送窗口取接收窗口与拥塞窗口的最小值。
TCP为每一个连接设置持续计时器，只要TCP连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。
如果计时器到期了，就发送一个零窗口探测报文段。
若窗口还是0，则重新计时。
TCP拥塞控制
出现拥塞的条件：
对资源的需求总和>可用资源
网络中有许多资源同时呈现供应不足->网络性能变差->网络吞吐量将随着输入负荷增大而下降
拥塞控制：
防止过多的数据注入到网络中。全局性
拥塞控制四种算法
假定：
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数据单方向传送，而另一个方向只发送确认。
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接收方总是有足够大的缓存空间，因而发送窗口仅仅取决于拥塞窗口。
发送窗口=min
接收窗口：接收方根据接受缓存设置的值，并告知发送方，反映接收方容量。
拥塞窗口：发送方根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值，反映网络当前容量。
慢开始 拥塞避免
纵坐标：1代表一个最大报文长度MSS
横坐标：1代表一个传输轮次，一个往返时延RTT。
- 从1开始，即慢开始，指数增大，当达到门限值，线性增大。
- 超时重传，达到拥塞最大值，降为1，重新指数增大开始，门限值降为一半。
快重传 快恢复
- 快重传：当收到重复的3个冗余ACK，快速重传而不等超时计时器超时。
- 快恢复：拥塞发生时，不再降低到1个拥塞窗口，而是把窗口降低为阈值的一半，线性增大。
