1 可靠的字节流服务

TCP的特点是：面向连接、字节流、可靠传输：

  • 发送应答机制，每个发送的报文都必须得到接收方的应答，才认为是传输成功。
  • 超时重传机制，发送每个报文胡会启动定时器，规定时间内没有疏导应答，就重发该报文。
  • TCP对接收到的IP数据包进程重排、整理，保证不会乱序

TCP和UDP的传输结构如下：
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2 TCP结构

2.1 头部结构

固定头部结构如下：
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  • 源端口号：表示报文来自哪里
  • 目的端口号：报文传给哪个上层协议或应用程序
  • 序号：一次TCP通信中某一个传输方向上字节流的每个字节的编号，保证不乱序
  • 确认号：接收方的响应，下一次报文需要携带上一次的报文响应
  • 窗口大小：告诉对方，本端接收缓冲区还能容纳多少字节

    2.2 头部选项

    TCP选项字段是可变长的可选信息，典型的选项如下：
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    3 TCP状态机

    下图描述了所有的TCP状态和可能的状态转换（虚线表示服务器端的状态变化，实现表示客户端的状态变化）：
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    下图列出来基本的状态变化和三次握手的过程：
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    4 带外数据

    带外数据（Out Of Band），用于迅速告知对方本端发生的重要事件，比普通数据（也叫带内数据）优先级更高，应当立即发出。
    TCP在头部提供紧急指针标志和紧急指针两个字段，利用传输普通数据的连接来传输紧急数据。

发送端一次发送多字节的带外数据时，只有最后一个字节被当作带外数据，其他数据被当作普通数据，如下图结构：
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接收端在接收到紧急指针标志URG之后，回根据紧急指针的位置获取带外数据（指针前一位），并读入一个特殊的缓存中（带外缓存，一个字节），供应用层读取。

如果TCP设置了SO_OOBINLINE选项，则带外数据会被当作普通数据放在接收缓冲区，紧急指针仍然可以用于读取带外数据。