TCP 详解-白红宇

TCP 详解

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发布时间：2019-03-17

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什么是TCP？

TCP（ Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种用于互联网通信的常用协议，核心功能在于通过状态的维护实现数据的可靠传输和双向通信。TCP协议的关键在于保持通信的状态，所以看似有一条线连接了发送方和接收方。

TCP协议头

TCP协议头中的每个字段都有其独特的功能：

Seq（序号）：用于标识数据包的传输顺序，解决乱序问题。

ACK（确认号）：告知接收方是否接收到了之前的数据包。

标志位（Flags）：控制TCP连接的状态，包括SYN、ACK、PSH、FIN、RST、URG等字段。

窗口（Window）：用于流量控制，接收方会根据窗口大小决定接收数据的量。

TCP协议头通过这些字段实现了可靠的数据传输。

TCP共有6个标志位

TCP协议中的6个标志位各有其具体作用：

SYN：用于建立连接，表示请求建立连接。

ACK：确认接收的数据包。

PSH：表示数据包需要立即处理。

FIN：表示请求关闭连接。

RST：用于重置连接。

URG：表示数据包含有紧急信息。

三次握手建立连接

三次握手是TCP协议在建立连接时的标准流程：

第一次握手：客户端发送SYN报文给服务端，表示请求建立连接。

第二次握手：服务端收到SYN后，发送SYN-ACK报文确认连接请求。

第三次握手：客户端收到SYN-ACK后，发送ACK报文确认连接，表示双方已建立连接。

通过三次握手，TCP协议成功建立了连接，随后双方可以进行数据传输。

四次挥手断开连接

断开TCP连接需要四次握手：

第一次挥手：双方通过FIN报文表示数据传输完成，客户端发起断开请求。

第二次挥手：服务端接收到FIN报文后，发送ACK报文确认收到断开请求。

第三次挥手：服务端发送FIN报文，表示自己也完成了数据传输，请求断开连接。

第四次挥手：客户端收到FIN报文后，发送ACK报文确认连接已断开。

由于TCP是全双工协议，双方都需要发送FIN和ACK报文，因此挥手需要四次才能完全断开连接。

问题解析

为什么断开链接时需要等待2MSL？

MSL（Maximum Segment Lifetime）是数据包的最大生存时间，TCP协议建议等待两倍MSL时间，这是为了确保双方都成功接收了断开确认报文的信号。在网络不可靠的情况下，等待2MSL可以避免因数据包丢失导致连接无法正常断开。

三次握手用于建立连接，确保两端序号的同步；四次挥手用于断开连接，确保双方的数据传输完全结束。由于TCP是全双工通信，全双方都需要发送和接收数据，所以断开连接需要双方进行协调。

TIME_WAIT状态是为了防止过早重用缓存Sqlmafter，确保数据包不会被意外处理。同时，等待2MSL时间减少了暂时的连接半开状态引发的并发问题。

三次握手与四次挥手的图解

通过三次握手和四次挥手，TCP协议成功建立并断开连接。这一过程确保了数据的可靠传输和通信的安全性。理解TCP握手和挥手机制是掌握网络通信基础的核心考量。

如果需要更深入了解TCP协议的其他方面，建议查阅相关文档或课程，完成功能理解其工作原理。如果对某些技术细节有疑问，可以参考RFC文档或多方资源进行学习。

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