TCP

TCP头部

1. 一个TCP连接由一个4元组组成，由一对套接字构成，套接字是由IP地址和端口组成的，被称为socket；每个TCP连接由一对套接字唯一的标识
2. 序列号字段唯一的标识了TCP发送端到TCP接收端的数据流的一个字节，代表报文段的数据中的第一个字节，处理被传送分组的重复和传送顺序。基于窗口的流量控制，窗口大小可以随时间变化，称为窗口通告，接收方的窗口通告夹带着发送方的窗口大小值
3. 确认号字段是发送方期待接收的下一个序列号加1，这个字段只有在ACK位字段被启用的情况下才有效，选择确认选项高速发送方正确接收到次序杂乱的数据
4. 头部长度限制了TCP至多只能携带60位的头部
5. 16位限定了窗口大小至多65535字节，限制了TCP的吞吐量性能。定义分组窗口作为已发送还未被接收的分组的集合，窗口大小是分组数量，ACK反向流动
6. ACK表示确认号是否有效，TCP使用的ACK是累积的，1）是否接收到分组；2）接收方接收到的是否和发送方发送的一致
7. PSH表示接收端应用程序应立即从TCP接收缓冲区中读走数据；RST表示要求对方对方重新建立连接；SYN表示请求建立一个连接；FIN表示通知对方本端要关闭连接了
8. TCP校验和字段覆盖了TCP的头部和数据以及头部中的一些字段，TCP会丢弃一个带无效校验和的报文段
9. 紧急指针只在URG字段被设置时才有效，是必须被加到报文段的序列号字段上的正偏移，产生紧急数据的最后一个字节的序列号。这是发送方提供给另一端的特殊标志数据的方法
10. 最常见的选项字段是最大段大小选项称为MSS，连接的每个端点基本上都在它发送的第一个报文段上指定这个选项，指定接收方希望接收到的报文段的最大值
11. SO_RESEADDR可以用来设定端口释放后可以立即被使用；位于TIME_WAIT状态的套接字重复绑定使用，server程序在bind()之前设置这个TCP选项
12. SO_LINGER可以改变close的行为

struct linger{
	int l_onoff; //设置为0时，选项被关闭
	int l_linger; 
	/*l_onoff非0时，l_linger为0，close()不被阻塞立即执行，丢弃缓冲区数据，向对端发送一个RST报文，这种关闭方式被称为强制关闭*/
	/*l_onoff非0，l_linger为非0，close()调用阻塞进程，知道所剩数据发送完毕或超时，如果socket()被设置为O_NONBLOCK状态，程序将不会等待close返回*/
	/*如果在发送端缓冲区的所有数据被发送之前且延迟时间没有消耗完，close将会返回EWOULDBLOCK*/
	
};

TCP的连接和终止

1. TCP的连接和终止分别对应著名的三次握手和四次挥手

三次握手

四次挥手

TCP拥塞机制

1. 慢开始、拥塞避免、快速重传、快速恢复
2. 发送方维护拥塞窗口cwnd，开始时cwnd=1，每经过一个RTTcwnd+1，每次传输轮次后cwnd按指数增长
3. 慢开始门限ssthress，当cwnd>ssthress时，执行拥塞避免算法，cwnd线性增长
4. 网络拥塞时，将ssthress设为原来的一半，cwnd重置为1
5. 快速重传要求对方接收到一个失序报文断后立即发出重复确认，发送方持续受到三个重复确认就将ssthress减半，但不执行慢开始算法，将cwnd设为ssthress
6. 滑动窗口
   

• 发送窗口收到对端窗口内字节的ACK确认才会移动窗口的左边界
• 应用程序通过API通知TCP协议栈缩小TCP接收窗口，对端按照通知的窗口来改变发送窗口

7. 重传超时时间RTO

• 自适应重传算法：按照当前RTT的准确估计来调整RTO
• karn算法：新RTO=γ*旧RTO，γ典型值为2
• 不再重传时，更新平均RTT和重传时间的数值