【基础知识】浅解传输层协议TCP

　　文中提到的英文缩写意义：
　　TCP(Transmission Control Protocol)：传输控制协议。
　　UDP(User Datagram Protocol)：用户数据报协议。
　　SYN(synchronized)：TCP中用于同步两端打开一个连接。
　　FIN：TCP中与于请求撤销连接。
　　ACK(Acknowledge)：确认分组。
　　IP(Internet Protocol)：互联网协议。
　　CRC(cyclic redundancy check)：循环冗余校验，用于检测数据部分的错误。

　　TCP(Transport Control Protocol，传输控制协议)自从被发明以来，它就变成了互联网上的标准协议，它提供了主机间可靠的数据传输。
　　TCP是驻留于传输层的TCP/IP协议栈的中唯一一个面向连接的协议，与其相对的还有无连接的UDP，对UDP的讨论不是本文的内容，但有必要谈一谈"面向连接的协议"和"无连接的协议"。

　　一、"面向连接的协议"和"无连接的协议"。

　　1、面向连接的协议。
　　面向连接的协议有以下六个方面的特征：
　　(1).会话建立：在TCP上运行一个程序时，在建立有意义的数据传输之前，TCP都会建立一个虚连接。
　　(2).确认：接收方在收到数据后会回复确认。
　　(3).顺序化：为了保证传输过程中不会丢失数据，会给帧进行编号，最终确认数据可以可靠的传输，如果有丢失，则会重传数据。
　　(4).流量控制：接收方主机可以通知发送主机控制传输的速度。
　　(5).保留连接：即使没有数据传输时，主机间仍保持一条连接。
　　(6).会话终止：当任一主机请求终止会话是，连接断开。

　　2、无连接的协议。
　　无连接的协议无论在哪一层，它都不检查目的主机是否真正收到了该数据，也就是说，它不提供可靠的传输，但它的优点在于传输速度快，开销小。

　　二、TCP简介。

　　面向连接的TCP通过主机地址和端口号标识进程。（UDP也是如此）。
　　你相与一个服务器相连，你的端口是刻意任意选取的，而服务器则是指定分配的端口号，即常用端口。
　　比如你想与远端主机建立一个Telnet，主机则使用常用端口23。
　　端口分类：0~1023是服务器端口，1024~65535是客户端口。
　　TCP的功能是在两主机间提供可靠的数据传输。

　　三、TCP操作。

　　TCP采用以下机制控制进程间的通信：
　　1、连接的建立与撤销（三次握手）
　　TCP在传输真正有意义的数据前，会通过三次握手建立一条虚连接，并且在整个会话期间都保持此连接，空闲期间会发送小报文保持连接。
　　TCP通过三次握手建立连接：
　　第一次握手：源主机发送SYN请求。
　　第二次握手：目的主机回复ACK确认+SYN请求。
　　第三次握手：源主机回复ACK确认。
　　TCP可以以全双工的方式通信，所以在第二次握手中，在同一帧内既包含了SYN请求，又包含了ACK确认。
　　TCP连接连接的撤销与建立类似，同样是通过三帧交换完成。传输两端都可以请求撤销连接。
　　第一帧：源主机发送FIN请求。
　　第二帧：目的主机回复ACK确认+FIN请求。
　　第三帧：源主机回复ACK确认。

　　2、多路复用。
　　多路复用是TCP可以在两主机间同时建立多条连接，它也包括一个主机可以同时与多个主机通信。因为计算机上通常同时运行多个进程，所以此机制是必要的。
　　所以TCP需要对这些进程进行区分管理，这就是在"TCP简介"中谈到的端口的功劳了，当主机启动一个进程时，则开启一个端口，并给其分配资源，不需要此端口时则释放其上资源，我会在文章后面给出常用的端口号。

　　3、数据传输。
　　TCP从上层接收数据后负责分段，然后向下传输给第三层编址、封装和传输。
　　数据到达远端主机后通过第三层，IP检查IP头中的协议地址判断它是TCP还是UDP传输的，以进行处理。第四层TCP收到IP的数据后把这些数据重新组织成数据流、标识端口，然后把它们继续传给更高层处理。

　　4、流量控制。
　　传输方如果输入数据流速度过快，则有可能淹没接收端主机的接收内存，所以TCP需要一个方法去控制传输速度，这就是流量控制机制。

　　5、可靠性。
　　大家都知道TCP提供可靠的传输，但是这是如何实现的呢？
　　(1).丢失：TCP使每一个发送的字节有序号，而且接收主机必须对其作出回应确认，假如数据在传输过程中丢失了，接收端则不会作出ACK确认，发送端在指定时间内没有收到回应，就会组织从TCB中取出重传该数据。
　　(2).损坏：另外在传输数据前会执行一个CRC算法，并把CRC字段保存在TCP头中，接收端主机会通过CRC字段检查数据是否损坏，如果是，则丢弃该帧，这样发送端没有接收到ACK确认，于是会重传数据。

　　6、优先权与安全。
　　TCP向高层提供<优先权><延迟><吞吐量><可靠性>等服务类型来提供优先级，实现后这些会影响路由选择。
　　优先权越高，安全级越高。较低安全级的主机不能与较高安全级的主机通信。