運輸層的TCP協議

1.有關TCP

   TCP是工作在傳輸層的傳輸控制協議。特點：

     1>提供面向連接的服務

     2>TCP連接是點對點的

     3>提供可靠交互服務

     4>提供全雙工通信

     5>面向字節流

2.TCP的運輸連接管理

     TCP是面向連接的協議，運輸連接是用來傳送TCP報文的。運輸連接有三個階段:連接建立、數據傳送和連接釋放。

   （1）TCP的連接建立(三次握手)

       建立連接的過程如圖：

  假設主機A運行的是TCP客戶程序，B運行的是TCP服務程序。最初兩端的TCP進程都處于CLOSED狀態。圖中主機下面的方框分別是TCP進程所處的狀態。A主動打開連接，B被動打開連接。

 1>B的TCP服務器進程先創建傳輸控制塊TCB,準備接受客戶進程的連接請求，然后服務器就處于LISTEN狀態，等待客戶的連接請求。如果有，立即作出響應。

   A的TCP客戶進程也先創建傳輸控制塊TCB，然后向B發出連接請求報文段，這時首部中的同步位SYN=1,同時選擇一個初始序號seq=x，規定SYN報文段不能攜帶數據，但要消耗掉一個序號，這時TCP客戶進程進入SYN-SENT(同步已發送)狀態。

  2>B收到連接請求報文段之后，如果同意連接，就向A發送確認，確認時將SYN、ACK都置1，確認號ack=x+1,同時也為自己選一個序號seq=y,這個報文段也不攜帶數據，但同樣也消耗掉一個序號。這時TCP服務器進程進入SYN-RCVD(同步收到)狀態。

  3> A的TCP客戶進程收到B的確認之后，還要向B發送確認。將ACK置1，確認號ack=y+1，自己序號seq=x+1;x+1;ACK報文段可以攜帶數據，但如果不攜帶數據則不消耗序號，在這種情況下，下一個數據報文段的序號仍是seq=x+1,這時TCP連接已經建立。A進入ESTABLISHED(已建立連接)狀態。

     B收到A的確認之后A，也進入ESTABLISHED狀態。

（2）TCP的連接釋放（四次揮手）

1> A應用進程先向其TCP發出連接釋放報文段，并停止在發送數據，主動關閉TCP連接。A將報文首部的終止控制位FIN置為1，序號為seq=u，他等于前面已傳送的數據的最后一個字節的序號加1，這時A進入FIN-WAIT-1狀態，等待B的確認。規定FIN報文段不攜帶數據，但要消耗掉一個序號

2>B收到連接釋放報文后即發出確認，確認號ack=u+1，自己的序號為v。等于前面已傳送的數據的最后一個字節的序號加1。然后B就進入CLOSE-WAIT狀態。TCP服務器進程應通知高層應用進程，因此從A到B這個方向的連接就釋放了。這時的TCP連接處于半關閉狀態，即A已經沒有數據要發送給B了，但B若發送數據，A還接收。從B到A這個方向的連接并未關閉。這個狀態可能會持續一段時間。

3>A收到來自B的確認后，就進入FIN-WAIT-2狀態，等待B發出連接的釋放報文段。

   B已經沒有數據要發送給A了，其應用進程就通知TCP釋放連接，這時B發出的報文段FIN=1,假定B序號為w，B重復上次的確認號ack=u+1,這時B就進入了LAST-ACK狀態，等待A的確認。

4>A在收到B的連接釋放報文段后，必須對此發出確認。將ACK置為1，ack=w+1，seq=u+1。然后進入到TIME-WAIT狀態。現在TCP連接還沒有釋放掉，必須經過時間等待計時器設置的時間2MSL后，A才進入CLOSED狀態。

    B只要收到了A發出的確認，就進入CLOSED狀態。

（3）TIME-WAIT--時間等待狀態

    為什么要設置等待2MSL的時間？

    1>為了保證A發送的最后一個ACK報文段能夠到達B。這個ACK報文段有可能丟失，因此使處在LAST-WAIT狀態的B收不到已發送的FIN+ACK報文段的確認。B會超時重傳這個FIN+ACK報文段，而A就能在2MSL時間內收到這個重傳的報文段。接著A重傳一次確認，重新啟動計時器，最后A和B都正常進入CLOSED狀態。如果A在TIME-WAIT狀態不等待一段時間，而是在發送完ACK報文段之后立即釋放連接，就無法收到B重傳來的FIN+ACK報文，不會再次發送確認，B就無法按正常狀態進入CLOSED狀態。

  2> 防止“已失效的連接請求報文段”出現在本連接中。A在發送完最后一個ACK報文段之后，在經過時間2MSL，就可以使本連接持續的時間內所產生的所有報文段都從網絡中消失。這樣就可以使下一個新的鏈接中不會出現這種舊的連接請求報文段。