一、TCP报文段的首部格式
- 源端口和目的端口各占2字节，分别填源端口号和目的端口号；
- ?序号（报文段序号）：占4字节（0～232-1），表示本报文段发送的第一个字节的序号（TCP连接中传送的字节流中每一个字节都按顺序编号）。如本报文段序号为21，携带100字节的数据即最后一个字节的序号为120，则下一个报文段的序号为121；
- 确认号：占4字节，期望收到的对方下一个报文段的序号。如已确认收到带100字节数据的序号为21的报文段，则在发送的确认报文中，将确认号置为121。
- 数据偏移：占4位，TCP报文段的首部长度，以4字节为计算单位。最大15能表示60字节，固定首部长度20字节，所以选项最多40字节。
- 保留位暂无定义，为0；
- URG紧急：URG＝1时，表示紧急指针字段有效：告诉该报文段有紧急信息，发送方的TCP就将紧急数据插入到本报文段数据的最前面，配合紧急指针字段使用；
- ACK确认：ACK＝1时，确认号字段才有效。TCP规定，在建立连接后传送的所有报文ACK都置1；
- PSH推送：发送方希望快速得到响应时将PSH置1，接收方TCP收到PSH置1的报文后，立即交付接收应用进程，而不是等到缓冲区满；
- RST复位：置1表示出现严重错误需要立即释放连接并重新建立，还表示拒绝一个非法报文或拒绝打开一个连接；
- SYN同步：在建立连接时用来同步序号，置1表示这是一个请求连接或同意连接报文；
- FIN终止：用来释放连接，置1表示数据传输完毕，请求释放连接；
- 窗口：占2字节，表示自己的接收数据缓存空间还剩的字节数：明确指出现在允许对方发送的数据量；
- 校验和：占2字节，包括首部和数据以及伪首部（同UDP，包含源IP，目的IP，类型协议和长度，只是计算时加入，既不向上递也不向下传，接收时数据从所在IP分组中提取）每16位求和取反，校验时同样计算比对；
- 紧急指针：占2字节，仅在URG＝1时有效，指出紧急数据末尾在报文中的位置，在窗口为0时紧急数据仍可发送；
- 选项：长度可变，最长为40字节。如MSS选项（每个TCP报文段中数据字段的最大长度：避免因数据过短利用率低，过长分片重组开销大），窗口扩大选项（窗口字段16位表示的64K字节不足以使用时），时间戳选项（用来计算往返时间TTL和防止序号绕回：区分新报文段和迟到很久的报文段）和选择确认选项等。
二、TCP的连接
1、连接建立：采用客户/服务器模式，主动发起连接的应用程序为客户。
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- ?A和B的TCP服务进程首先创建传输控制块TCB（存储每个链接的重要东西：如TCP连接表，发送和接收缓存的指针，指向重传队列的指针，当前的发送和接收队列等）；
- A向B发送请求连接报文段：SYN置1同时为自己选择一个初始序号seq＝x；
- B同意连接后发送确认：SYN和ACK置1同时为自己选择一个初始序号seq＝y，确认号ack＝x+1（规定SYN＝1的报文不携带数据，但是会消耗一个序号）；
- A收到B的确认后向B发送确认：ACK确认位置1，序号seq=x+1，确认号ack=y+1（若A没有再次发送确认，即没有第三次握手，则A发送的无效请求（超时到达被重发的请求）再次到达B时B会建立新的连接，但A并没发出请求会造成资源浪费）；
- 保活计时器：为防止客户主动建立连接后故障，服务器持续等待的情况，服务器每收到一次客户的数据就重设保活计时器。
2、数据传送
- 数据传送：若A先向B传送数据，序号seq=x+1，确认号ack=y+1（规定确认报文可以携带数据，但是不携带数据时不消耗序号），A和B处于已连接状态ACK始终置1。
3、连接释放：四次挥手
- ?A先向B发送释放连接报文FIN置1，序号seq＝u＝A发送的前一个报文数据最后一个字节＋1，并进入终止等待1状态；
- B收到后发送确认，ACK置1，序号seq＝v＝B发送的前一个报文数据最后一个字节＋1，确认号ack＝u＋1（FIN＝1的报文不携带数据，大消耗1个序号），B进入关闭等待状态，此时A向B的连接已单向断开（A不能再向B传数据），A进入终止等待状态2；
- B若还有数据则可继续传送，传送完后向A发送释放连接报文FIN置1，序号seq＝w＝B发送的前一个报文数据最后一个字节＋1，确认号ack＝u+1（ACK＝1的报文可携带数据，不携带数据时不消耗序号），B进入最后等待状态；
- A收到连接释放报文后发送确认：ACK置1，seq=u+1，ack=w+1（FIN＝1的报文不携带数据但消耗一个序号），A进入时间等待状态等待2MSL（最长报文段寿命）：为保证最后一个确认报文到达B；之后才真正断开连接并清除连接持续时间内产生的所有报文段：使下一个新连接中不会出现已失效的旧连接。
三、可靠传输之停止等待协议（自动重传请求ARQ）：每发送一个分组后等待收到确认再发送下一个分组
TCP往下的网络层提供的是不可靠的数据连接，所以，TCP必须采取适当有效的措施使得两个传输层之间的通信变得可靠：不产生差错，发送方发送数据速度和接收方接收速度匹配。
- A在每发送完一次分组后应保留分组副本直到收到确认再清除；
- ?超时计时器的重传时间应比数据在分组传输的平均往返时间长一些；
- 信道利用率不高：大部分时间都在等待确认。
- 以上称自动重传请求ARQ：重传的请求是自动的，接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
四、可靠传输之滑动窗口协议：流水线发送，而不需要一个个等待确认
1、连续ARQ协议（回退N协议GBN）
- 假设窗口大小为5：在窗口中的5个分组都可以连续发出去，而不需要一个个等待确认；
- 接收方累计确认：对按顺序到达的最后一个分组发送确认。如上图d，接收方发送确认序号为3，即对方希望下个报文的序号是3，表示3之前的报文都按顺序到达了；
- 发送方每收到一个确认就将窗口向前滑动，如上图从c到d滑动到2以后的位置；
- 若出现丢失：如上图d，发送方只收到前3个分组的确认，后两个无法直到，于是对后两个分组都进行重传（即使4号已经正确到达而3还在路上）所以又叫做回退N协议。在通信线路质量不好时，连续ARQ协议会带来负面影响。
2、选择重传协议SR
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五、TCP流量控制
六、TCP拥塞控制
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