计算机网络 （33）传输控制协议TCP概述

一、定义与基本概念

        TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它工作在OSI模型的第四层，即传输层，为用户提供可靠的、有序的和无差错的数据传输服务。TCP协议与UDP协议是传输层的两大主要协议，但两者在设计上有明显的不同，TCP提供的是可靠的数据传输服务，而UDP则更注重传输的速度和效率。

二、工作原理

1. 三次握手：

   • 当客户端想要与服务器建立连接时，会首先发送一个SYN（同步）报文给服务器，服务器收到后会回复一个SYN+ACK（同步+确认）报文，表示同意建立连接。
   • 然后，客户端再发送一个ACK（确认）报文给服务器，确认收到服务器的SYN+ACK报文。至此，TCP连接建立完成。

2. 四次挥手：

   • 当客户端或服务器想要关闭连接时，会发送一个FIN（结束）报文给对方，对方收到后会回复一个ACK报文，表示同意关闭连接。
   • 然后，发送方再发送一个FIN报文，对方再次回复ACK报文，确认收到FIN报文。这样，一个TCP连接就被关闭了。

三、主要特点

1. 面向连接：TCP协议在数据传输前需要先建立连接，确保双方都已准备好进行数据交换。这种连接是全双工的，即数据可以在两个方向上同时传输。
2. 可靠性：TCP协议通过一系列机制确保数据的可靠传输，包括序号机制、确认应答机制、超时重传机制等。
3. 基于字节流：TCP协议将应用层发送的数据视为无结构的字节流，并按照字节流的方式传输数据。
4. 流量控制：TCP协议使用滑动窗口机制实现流量控制，以防止发送方发送过多的数据导致接收方无法处理。
5. 拥塞控制：TCP协议还包含拥塞控制机制，以避免网络拥塞，确保网络资源的合理利用。拥塞控制是TCP协议中一个至关重要的部分，它旨在防止过多的数据注入网络，从而导致网络性能下降甚至崩溃。

四、报文格式

       TCP报文由TCP首部（报头）和应用数据构成，其中TCP首部是TCP协议的核心所在，应用数据部分是TCP报文的负载。TCP报文的主要字段包括：

1. 源端口和目的端口：长度各为16位，分别指示发送端的应用程序使用的端口号以及接收端的应用程序期望接收的端口号。
2. 序列号：长度为32位，用于标识发送的数据字节流中的每个字节的位置。
3. 确认号：长度为32位，用于确认已经成功接收的数据的序列号。
4. 数据偏移：长度为4位，指示TCP报文的“数据”起始处距离TCP报文起始处的距离有多远。
5. 控制标志：长度为9位，用于控制和管理TCP连接，包括NS、CWR、ECE、URG、ACK、PSH、RST、SYN等标志位。

五、应用场景与局限性

       TCP协议适用于对可靠性要求高的数据传输场景，如网页浏览、文件传输、电子邮件等。然而，TCP协议也存在一些局限性，如传输速度相对较慢、开销较大等，因此在一些对实时性要求较高或传输数据量较小的场景中，可能会选择使用UDP协议。

总结

       综上所述，TCP协议作为互联网中最重要的传输层协议之一，具有面向连接、可靠传输、流量控制和拥塞控制等特点，为数据的稳定传输提供了有力的保障。然而，TCP协议也存在一些缺点和限制，需要在具体的应用场景中进行权衡和选择。

 结语    

这世上有些事情是永远不会变的

但有些事情却改变了

！！！