有限状态机多图详解TCP三次握手和四次挥手 _TCP

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）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，是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议。
互联网络与单个网络有很大的不同，因为互联网络的不同部分可能有截然不同的拓扑结构、带宽、延迟、数据包大小和其他参数。TCP 的设计目标是能够动态地适应互联网络的这些特性，而且具备面对各种故障时的健壮性。
应用层向 TCP 层发送用于网间传输的、用 8 位字节表示的数据流，然后 TCP 把数据流分区成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（MTU）的限制）。之后 TCP 把结果包传给 IP 层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的 TCP 层。TCP 为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP 用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。
TCP 消息头

文章插图

下面对每个字段含义进行解释

源、目标端口号字段：占 16 比特 (2 字节) 。TCP 协议通过使用”端口”来标识源端和目标端的应用进程。端口号可以使用0到65535之间的任何数字。在收到服务请求时，操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。在服务器端，每种服务在”众所周知的端口”（Well-Know Port）为用户提供服务。
顺序号字段：占 32 比特。用来标识从 TCP 源端向 TCP 目标端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。在TCP传送的流中，每一个字节一个顺序号。e.g.如果一个 TCP 报文段的序号为 301，它携带了 100 字节的数据，就表示这 100 个字节的数据的字节序号范围是 [301, 400]，该报文段携带的第一个字节序号是 301，最后一个字节序号是 400 。所以顺序号号确保了TCP传输的有序性。
确认号字段：占 32 比特。只有 ACK 标志为1时，确认号字段才有效。它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。比如建立连接时，SYN 报文的 ACK 标志位为 0 。
头部长度字段：占 4 比特。给出头部占 32 比特的数目。没有任何选项字段的 TCP 头部长度为 20 字节；最多可以有 60 字节的 TCP 头部。4位首部长度字段所能表示的最大值为1111，转化为10进制为15，15*32/8 = 60，故报头最大长度为60字节
标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占 6 比特。各比特的含义如下：窗口大小字段：占 16 比特。此字段用来进行流量控制。单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。

URG：紧急指针标志，为 1 时表示紧急指针有效，为 0 则忽略紧急指针。ACK：确认序号标志，为 1 时表示确认号有效，为 0 表示报文中不含确认信息，忽略确认号字段。PSH：push 标志，为 1 表示是带有 push 标志的数据，指示接收方在接收到该报文段以后，应尽快将这个报文段交给应用程序，而不是在缓冲区排队。RST：重置连接标志，用于重置由于主机崩溃或其他原因而出现错误的连接。或者用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。SYN：同步序号，用于建立连接过程，在连接请求中，SYN = 1 和 ACK = 0 表示该数据段没有使用捎带的确认域，而连接应答捎带一个确认，即 SYN = 1 和 ACK = 1 。FIN：finish 标志，用于释放连接，为1时表示发送方已经没有数据发送了，即关闭本方数据流。