TCP/IP是互联网的核心协议，也是大多数网络应用的核心协议。就前面一段时间面试中问到的TCP/IP问题，这里给出一个简单的小结。

 

TCP由RFC793、RFC1122、RFC1323、RFC2001、RFC2018以及RFC2581定义。

 

TCP所有的数据会匹配到由源地址，目的地址，源端口，目的端口构成的一个TCP连接之上。TCP连接是一种需要建立的资源，可以通过之后会讲到的握手机制来完成。UDP是一种基于尽力而为机制的协议，不存在UDP连接资源的建立，资源的处理往往由应用层协议代劳了。

 

TCP有确认机制来保证数据包的可靠到达，

TCP有CRC校验机制来保证数据包的无差错性，UDP的CRC是可选的，

TCP会重新排序乱序的数据包和丢弃重复的数据，

TCP能够提供流量控制机制，使用滑动窗口算法，

TCP能提供拥塞控制与恢复机制，存在多种TCP拥塞控制模型，

TCP能协商发送的数据报文长度。

 

TCP报头。

    0                   1                   2                   3  
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |          Source Port          |       Destination Port        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        Sequence Number                        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Acknowledgment Number                      |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
   | Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
   |       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           Checksum            |         Urgent Pointer        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Options                    |    Padding    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                             data                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

                            TCP Header Format

 

对于TCP头的标记位，SYN标记只在三次握手(或四次握手)的时候的被置位，ACK标记会在握手之后所有的TCP报文中被置位。当然也有一些特殊情况，比如有些情况下RST报文不会置位ACK。

这些规则也许在配置复杂的ACL中有用。

 

 

 

a. TCP连接的建立。TCP连接的建立有主动打开，被动打开以及同时打开三种情况。

三次握手比较清楚，要强调的是ISN，就是初始序列号的选择问题，序列号是32位的，针对不同的OS，初始序列号的选择往往也是有规律的。

 

TCP传输的最大报文长度也是在三次握手中协商的。具体说是在也仅在SYN报文中协商的。MSS = MTU - ip_header_len - tcp_header_len。MSS这里也是为了防止分片，提高网络带宽利用率。

 

TCP三次握手中，最后一个报文ACK，不需要再有额外的确认机制，如果这个ACK在网络中丢弃了，TCP协议栈也有其他的机制来处理。

除了三次握手，还有一种很特殊的应用情况，就是TCP两端同时打开的情况(发送syn)，这种情况没有描述在上面的状态机中。

举例子来说，A通过源端口7777发起到B的目的端口8888的连接的同时，B也通过源端口8888发起对A的目的端口7777的TCP连接。

 

TCP连接的关闭也有主动关闭，被动关闭和同时关闭三种情况，这三种情况在上面的TCP状态机中都有描述。

TCP连接的关闭需要报文四次交互，因为TCP是一个全双工的服务，所以每个方向的连接都关闭后，TCP的连接才是完整的拆除。

状态机中，主动关闭和同时关闭最后都会进入到一个
TIME_WAITE状态。针对TCP主动关闭的最后一个报文应该是ACK，确认对端的FIN报文。这个状态的概念是该TCP连接的资源并没有完全释放，
因为还要确保最后一个ACK报文能够无误的到达对端，确认对端的FIN，否则就仍然要重传ACK。

这个等待的过程(或者资源没有完全释放的过程)需要等待2MSL时间(考虑报文一次往返)。MSL是最大报文生存时间，RFC793中为2分钟，根据不同的TCP实现，一般是30s或者1分钟。

 

所以在TIME_WAITE状态内，该TCP连接所使用的端口和连接资源，不能被继续使用。但是很多TCP实现并没有这个限制，只要新的TCP连接所使用的ISN大于TIME_WAITE状态TCP连接所使用的最后序号即可。实现中往往使用

new ISN = latest ISN in time_waite + 128000

 

 

IP报文的最大生存时间是TTL值，TCP报文的最大生存时间是MSL，二层上没有报文最大生存时间的概念，存在风暴的可能。

 

TCP使用的是滑动窗口机制来发送数据流，所以TCP协议允许连续发送多个TCP分组而不等待对端的确认。所以发送的分组数据和确认不是一对一的关系。

TCP中，对数据的确认往往是延迟的，一般情况是两个TCP数据对应一个确认，在时延定时器没有溢出的情况下。如果时延定时器溢出了，那么自然也会发送确认报文。

但是，针对存在交互大量微小报文的TCP应用，过于频繁的确认会导致网络利用率的低效，所以TCP支持一种Nagle算法。

 

当TCP收到报文时候，启动延时定时器，比如200ms。

 

TCP连接上只能存在一个未被确认的微小报文(41字节的TCP报文)，在该确认到达前，TCP仅仅收集微小报文，当确认到达后，以一个分组的形式发出去。

当然，某些应用需要关闭Nagle算法。