1、簡介

TCP（Transmission Control Protocol），即傳輸控制協議，是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議。TCP協議有以下幾個特點：

TCP提供客戶與服務器之間的連接：TCP客戶先與某個服務器建立連接，跨過連接傳輸數據，然后斷開連接；

TCP提供了可靠性：包括超時重傳、RTT（round-trip time往返時間）估計等；

TCP提供了流量控制：包括通知窗口、慢啟動等；

TCP是雙全工的：在一個連接上可以在任何時刻在進出兩個方向上發送與接收數據；

2、TCP連接的建立

TCP建立連接就是大家熟知的三次握手：

通常發生以下幾個步驟：

服務器必須準備好接收外來的連接，通常通過調用socket、bind和listen函數完成，稱為被動打開；

客戶通過調用connect函數發起主動打開，導致客戶TCP發送一個SYN分節，它告訴服務器客戶將在連接中發送的數據的初始序列號；

服務器必須確認（ACK）客戶的SYN，同時自己也發送一個SYN分節，包含服務器將在同一個連接中發送的數據的初始序列號。服務器在單個分節中發送自己的SYN和對客戶SYN的ACK；

客戶必須確認服務器的SYN；

也就是說，對于客戶和服務器來說，每個人都有一個初始序列號SYN，每個人對對端的確認都是在對端SYN的基礎上加1。比如：客戶發送SYN為j，那么服務器發送的對客戶SYN的ACK就是j+1；同理，如果服務器給客戶的SYN是k，那么客戶發送給服務器的ACK就是k+1。下圖展示了TCP的三次握手的具體過程：

由圖可知，ACK中的確認號就是發送這個ACK的一端所期待的下一個序列號。

3、TCP連接的終止

終止一個TCP連接需要四個分節，因為這里涉及到數據的傳輸。

下面是TCP連接終止的步驟：

某個應用進程首先調用close函數，稱該端執行主動關閉，于是發送一個FIN分節，表示數據發送完畢；

接收到這個FIN分節的對端執行被動關閉，這個FIN由TCP確認，它的接收也作為一個文件描述符傳輸給接收端應用進程，因為FIN的接收意味著接收端應用進程在相應連接上再無額外數據可接受；

一段時間后，接收到這個文件結束符的應用進程將調用close函數關閉它的套接字。導致TCP也發送一個FIN；

接收這個最終FIN的原發送端（即執行主動關閉的一端）確認這個FIN；

連接的兩端每一端都需要一個FIN和ACK，因此需要四個分節。不過也有可能不是四個。比如，執行主動關閉的一端的FIN可以隨數據一起發送，還有，執行被動關閉的一端的ACK和自己的FIN有可能一起發送。下圖展示了關閉連接的過程：

和TCP建立連接一樣，這里的ACK是FIN+1。

圖中給出的是客戶端執行主動關閉，不過可以由服務器端執行主動關閉。

4、TCP狀態轉換圖

由于TCP連接的建立涉及到三次握手，終止連接需要四次握手，因此TCP連接的狀態在一次完整的連接與終止中可能達到多個。實際上，一個TCP連接的狀態可以有11種，這些狀態可以由具體的操作連接起來，形成一個狀態轉換圖。

下圖就是TCP狀態轉換圖，圖中用粗實線表示通常的客戶狀態轉換，用粗虛線表示通常的服務器狀態轉換：

5、一個完整的TCP連接

下圖展示了一個完整的TCP連接，包括建立連接、數據傳輸與連接終止三個過程：

6、套接字對

一個TCP連接的套接字對（socket pair）是一個定義該連接的兩個端點的四元組：本地IP地址、本地TCP端口號。外地IP地址、外地TCP端口號。套接字對唯一標識一個網絡上的每個TCP連接。

標識每個端點的兩個值（IP地址和端口號）通常稱為一個套接字。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的UNIX网络编程笔记(1):TCP简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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