一、什么是TCP协议

1.tcp介绍

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内[1] ?另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

2.tcp报文结构图

?解析

源端口、目标端口：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个,即 65536 （0-65535）
序列号：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从0 开始无限循环
确认号：（ack）表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送方：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号为此确认号：传输是否有问题？
数据偏移／首部长度：表示TCP报文段的首部长度，共4位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位），4位二进制最大表示15，所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节
控制位

URG（紧急位）：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效

ACK（确认位）：表示是否前面确认号字段是否有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段

PSH（急切位）：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中

RST（重置位）：如果收到一个RST=1的报文，说明与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段

SYN（同步位）：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段

FIN（断开位）：表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段
窗口大小：表示现在允许对方发送的数据量，也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量，达到此值，需要ACK确认后才能再继续传送后面数据，由Window size value * Window size scaling factor（此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到）得出此值
校验和：提供额外的可靠性紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置
选项部分：其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示，选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节

3.tcp连接（三次握手）

?如图：

seq序列号
ack=x+1表示确认收到
ack=y+1表示服务器的连接请求收到了
SYN-SENT(同步已发送状态)
SYN-RCVD(同步收到)
ESTABLISHED（已建立链接）

设客户端为pc1? ? ? 服务器为pc2

第一次握手：PC1向PC2发送请求连接（同步已发送状态）
第二次握手：PC2收到PC1的请求连接的信息后，然后给PC1发送消息，表示自己已经收到了，并且同意连接。（同步收到）
第三次握手：PC1收到PC2的信息后，还要给PC2发消息确认自己已经收到了（已建立链接）

举例说明：你邀请你朋友打游戏，发送组队请求（第一次握手），你朋友收到你发的组队信息后，点击进入组队（第二次握手），然后你看到你朋友进了组队房间，你再点确认开始游戏（第三次握手）。

4.tcp断开链接（四次挥手）

如图

解析：
FIN-WAIT-1终止等待-1
CLOSE-WAIT关闭等待
FIN-WAIT-1(终止等待-2)
TIME-WAIT(时间等待)后进入CLOSED,服务端会接收到这个确认包之后

第一次挥手：PC1发送FIN/ACK给PC2，表示自己要断开连接。（终止等待-1）
第二次挥手：PC2收到PC1请求断开连接的消息后，要发送ACK报文给PC1,表示确认自己收到了信息。（关闭等待）
第三次挥手：PC2也要发送FIN/ACK给PC1，表示自己要断开连接.（终止等待-1）
第四次握手：PC1收到PC2请求断开连接的消息后，也要发送ACK报文给PC1，然后断开连接。（时间等待）
举例说明：
1、客户端主机C说：“我没有数据了，断开连接吧。 ”
2、服务器S说：“好，但是我还有数据（不断给C发送数据，此时C已经不能给S发送数据了，但是必须要就收S发来的数据）。”
3、（当S给C发完数据后）S说：“我发完了，断开连接吧。”
4、C说：“好，断开连接吧。”