17.2 TCP的服務(wù)
??盡管TCP和UDP都使用相同的網(wǎng)絡(luò)層（IP）松邪，TCP卻向應(yīng)用層提供與UDP完全不同的服務(wù)腔呜。TCP提供一種面向連接的、可靠的字節(jié)流服務(wù)。
??面向連接意味著兩個(gè)使用TCP的應(yīng)用（通常是一個(gè)客戶和一個(gè)服務(wù)器）在彼此交換數(shù)據(jù)之前必須先建立一個(gè)TCP連接浴韭。這一過程與打電話很相似，先撥號(hào)振鈴脯宿，等待對(duì)方摘機(jī)說“喂”念颈，然后才說明是誰。在第18章我們將看到一個(gè)TCP連接是如何建立的连霉，以及當(dāng)一方通信結(jié)束后如何斷開連接榴芳。
??在一個(gè)TCP連接中，僅有兩方進(jìn)行彼此通信跺撼。在第12章介紹的廣播和多播不能用于TCP窟感。
TCP通過下列方式來提供可靠性：
應(yīng)用數(shù)據(jù)被分割成TCP認(rèn)為最適合發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。這和UDP完全不同歉井，應(yīng)用程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報(bào)長度將保持不變柿祈。由TCP傳遞給IP的信息單位稱為報(bào)文段或段（segment）（參見圖1-7）。在18.4節(jié)我們將看到TCP如何確定報(bào)文段的長度酣难。
當(dāng)TCP發(fā)出一個(gè)段后谍夭，它啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器黑滴，等待目的端確認(rèn)收到這個(gè)報(bào)文段憨募。如果不能及時(shí)收到一個(gè)確認(rèn)，將重發(fā)這個(gè)報(bào)文段袁辈。在第21章我們將了解TCP協(xié)議中自適應(yīng)的超時(shí)及重傳策略菜谣。
當(dāng)TCP收到發(fā)自TCP連接另一端的數(shù)據(jù)，它將發(fā)送一個(gè)確認(rèn)晚缩。這個(gè)確認(rèn)不是立即發(fā)送尾膊，通常將推遲幾分之一秒，這將在19.3節(jié)討論荞彼。
TCP將保持它首部和數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和冈敛。這是一個(gè)端到端的檢驗(yàn)和，目的是檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中的任何變化鸣皂。如果收到段的檢驗(yàn)和有差錯(cuò)抓谴，TCP將丟棄這個(gè)報(bào)文段和不確認(rèn)收到此報(bào)文段（希望發(fā)端超時(shí)并重發(fā)）。
既然TCP報(bào)文段作為IP數(shù)據(jù)報(bào)來傳輸寞缝，而IP數(shù)據(jù)報(bào)的到達(dá)可能會(huì)失序癌压，因此TCP報(bào)文段的到達(dá)也可能會(huì)失序。如果必要荆陆，TCP將對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排序滩届，將收到的數(shù)據(jù)以正確的順序交給應(yīng)用層。
既然IP數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)發(fā)生重復(fù)被啼，TCP的接收端必須丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)帜消。
TCP還能提供流量控制棠枉。TCP連接的每一方都有固定大小的緩沖空間。TCP的接收端只允許另一端發(fā)送接收端緩沖區(qū)所能接納的數(shù)據(jù)泡挺。這將防止較快主機(jī)致使較慢主機(jī)的緩沖區(qū)溢出术健。
??兩個(gè)應(yīng)用程序通過TCP連接交換8bit字節(jié)構(gòu)成的字節(jié)流。TCP不再字節(jié)流中插入記錄標(biāo)識(shí)符粘衬。我們將這稱為字節(jié)流服務(wù)（byte stream service）荞估。如果一方的應(yīng)用程序先傳10字節(jié)，又傳20字節(jié)稚新，再傳50字節(jié)勘伺，連接的另一方將無法了解發(fā)方每次發(fā)送了多少字節(jié)。收方可以分4次接收這80個(gè)字節(jié)褂删，每次接收20字節(jié)飞醉。一端將字節(jié)流放到TCP連接上，同樣的字節(jié)流將出現(xiàn)在TCP連接的另一端屯阀。
??另外缅帘，TCP對(duì)字節(jié)流的內(nèi)容不作任何解釋。TCP不知道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)流是二進(jìn)制數(shù)據(jù)难衰，還是ASCII字符钦无、EBCDIC字符或者其他類型數(shù)據(jù)。對(duì)字節(jié)流的解釋由TCP連接雙方的應(yīng)用層解釋盖袭。
這種對(duì)字節(jié)流的處理方式與Unix操作系統(tǒng)對(duì)文件的處理方式很相似失暂。Unix的內(nèi)核對(duì)一個(gè)應(yīng)用讀或?qū)懙膬?nèi)容不作任何解釋，而是交給應(yīng)用程序處理鳄虱。對(duì)Unix的內(nèi)核來說弟塞，它無法區(qū)分一個(gè)二進(jìn)制文件與一個(gè)文本文件。
17.3 TCP的首部
??TCP數(shù)據(jù)被封裝在一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)中拙已，如圖17-1所示决记。
圖17-2顯示TCP首部的數(shù)據(jù)格式。如果不計(jì)任選字段倍踪，它通常是20個(gè)字節(jié)系宫。
??每個(gè)TCP段都包含源端和目的端的端口號(hào)，用于尋找發(fā)端和收端應(yīng)用進(jìn)程惭适。這兩個(gè)值加入IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一確定一個(gè)TCP連接笙瑟。
??有時(shí)，一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)也稱為一個(gè)插口（socket）癞志。插口對(duì)（socketpair）(包含客戶IP地址往枷、客戶端口號(hào)、服務(wù)器IP地址和服務(wù)器端口號(hào)的四元組)可唯一確定互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)TCP連接的雙方。
??序號(hào)用來標(biāo)識(shí)從TCP發(fā)端向TCP收端發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)流错洁，它表示在這個(gè)報(bào)文段中的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)秉宿。如果將字節(jié)流看作在兩個(gè)應(yīng)用程序間的單向流動(dòng)，則TCP用序號(hào)對(duì)每個(gè)字節(jié)進(jìn)行計(jì)數(shù)屯碴。序號(hào)是32bit的無符號(hào)數(shù)描睦，序號(hào)到達(dá)2^32-1后又從0開始。
??當(dāng)建立一個(gè)新的連接時(shí)导而，SYN標(biāo)志變1忱叭。序號(hào)字段包含由這個(gè)主機(jī)選擇的該連接的初始序號(hào)ISN(Initial Sequence Number)。該主機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)序號(hào)為這個(gè)ISN加1今艺，因?yàn)镾YN標(biāo)志消耗了一個(gè)序號(hào)韵丑。
??既然每個(gè)傳輸?shù)淖止?jié)都被計(jì)數(shù)，確認(rèn)序號(hào)包含發(fā)送確認(rèn)的一端發(fā)期待收到的下一個(gè)序號(hào)虚缎。因此撵彻，確認(rèn)序號(hào)應(yīng)當(dāng)是上次已成功收到數(shù)據(jù)字節(jié)序號(hào)加1。只有ACK標(biāo)志位1時(shí)实牡，確認(rèn)序號(hào)字段才有效陌僵。
??發(fā)送ACK無需任何代價(jià)，因?yàn)?2bit的確認(rèn)序號(hào)字段和ACK標(biāo)志一樣创坞，總是TCP首部的一部分碗短。因此，我們看到一旦一個(gè)連接建立起來摆霉，這個(gè)字段總是被設(shè)置豪椿，ACK標(biāo)志也總是被設(shè)置為1奔坟。
??TCP為應(yīng)用層提供全雙工服務(wù)携栋。這意味數(shù)據(jù)能在兩個(gè)方向上獨(dú)立地進(jìn)行傳輸。因此咳秉，連接的每一端必須保持每個(gè)方向上的傳輸數(shù)據(jù)序號(hào)婉支。
TCP首部的6個(gè)標(biāo)志比特：
