TCP首部
tcp是一個面向連接奈应，可靠的字節(jié)流傳輸協(xié)議澜掩， TCP不提供廣播和多播，一般用于文件傳輸杖挣，收發(fā)郵件肩榕，遠程登錄等場景。
1程梦、第一個4字節(jié)：
（1）源端口点把，16位橘荠；發(fā)送數(shù)據(jù)的源進程端口
（2）目的端口屿附，16位；接收數(shù)據(jù)的進程端口
2哥童、第二個4字節(jié)與第三個4字節(jié)
（1）序號挺份，32位；代表當前TCP數(shù)據(jù)段第一個字節(jié)占整個字節(jié)流的相對位置贮懈；
（2）確認號匀泊，32位；代表接收端希望接收的數(shù)據(jù)序號朵你，為上次接收到數(shù)據(jù)報的序號+1各聘，當ACK標志位為1時才生效。
3抡医、第四個4字節(jié)：
（1）數(shù)據(jù)偏移躲因，4位拱她；實際代表TCP首部長度睹簇，最大為60字節(jié)。
（2）6個標志位苛败，每個標志位1位水孩；
SYN镰矿，為同步標志，用于數(shù)據(jù)同步俘种；
ACK秤标，為確認序號绝淡，ACK=1時確認號才有效；
FIN苍姜，為結束序號够委，用于發(fā)送端提出斷開連接；
URG怖现，為緊急序號茁帽，URG=1是緊急指針有效；
PSH屈嗤，指示接收方立即將數(shù)據(jù)提交給應用層潘拨，而不是等待緩沖區(qū)滿；
RST饶号，重置連接铁追。
（3）滑動窗口值，16位茫船；標識接收方可接受的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)琅束。
4、第五個4字節(jié)
（1）校驗和算谈，16位涩禀；用于檢驗數(shù)據(jù)完整性。
（2）緊急指針然眼，16位艾船；只有當URG標識位為1時，緊急指針才有效高每。緊急指針的值與序號的相加值為緊急數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)位置屿岂。用于發(fā)送緊急數(shù)據(jù)。
參考：https://blog.csdn.net/qq_39584315/article/details/79387811
UDP首部
udp是一個無連接不可靠的數(shù)據(jù)報傳輸協(xié)議鲸匿，一般用于即使通信爷怀，直播，視頻等形式带欢。
校驗和
Ip校驗是針對ip頭部的运授，即僅校驗ip頭部。??TCP首部校驗和計算三部分：TCP首部+TCP數(shù)據(jù)+TCP偽首部洪囤。tcp校驗需要將ip偽首部徒坡、tcp報文頭、tcp數(shù)據(jù)分為16位的字瘤缩，然后進行累加按位取反喇完。Udp校驗與tcp校驗基本上是一致的。
偽首部
偽首部共有12字節(jié)剥啤，包含IP首部的一些字段锦溪，有如下信息：32位源IP地址不脯、32位目的IP地址、8位保留字節(jié)(置0)刻诊、8位傳輸層協(xié)議號(TCP是6防楷，UDP是17)、16位報文長度(首部+數(shù)據(jù))则涯。
?偽首部是為了增加校驗和的檢錯能力：通過偽首部的目的IP地址來檢查TCP報文是否收錯了复局、通過偽首部的傳輸層協(xié)議號來檢查傳輸層協(xié)議是否選對了。? 雖然IP首部的校驗和會校驗IP粟判，但數(shù)據(jù)包經(jīng)過中間器件（路由器）的時候亿昏，這些中間器件可能會修改IP首部的內容，例如同時修改目的IP和IP首部校驗和档礁。這樣一來將導致錯誤的接收方接收到該數(shù)據(jù)包角钩。因此在TCP的偽首部加上IP地址，可以防止錯收報文呻澜。
TCP三次握手
為什么是三次握手不是四次或兩次
可以按一下思路回答：
首先介紹tcp連接的特性：面向連接的可靠地字節(jié)流傳輸協(xié)議递礼。然后介紹tcp中的序列號和確認號（保證可靠和tcp分段傳輸）。然后介紹握手的目的：1.客戶端和服務端確認連接可通羹幸，自己能發(fā)出去對方能收到脊髓，對方能發(fā)出去，自己能收到睹欲。2.協(xié)商一個傳輸?shù)某跏夹蛄刑?/p>
為什么不是四次：
服務器的syn和ack可以整合到一次供炼，提高效率。
為什么不是兩次：
如果只有兩次窘疮，服務器沒有收到客戶端的ack，服務器無法知道服務器到客戶端的傳輸是否可靠冀墨。2.客戶端和服務器沒有就服務器的初始序列號達成一致闸衫。
參考：https://www.zhihu.com/question/24853633
四次揮手
有幾個細節(jié)需要注意：
1、與SYN報文一樣诽嘉，F(xiàn)IN報文段即使不攜帶數(shù)據(jù)蔚出，也要消耗一個序號。
2.當客戶端發(fā)送fin虫腋，服務端回復ack后骄酗，tcp連接處于半關閉狀態(tài)，即客戶端已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了悦冀，但是服務器若發(fā)送數(shù)據(jù)趋翻，客戶端依然要接受。正是因為有半關閉狀態(tài)盒蟆，不需要客戶端和服務器同時斷開踏烙，因此才會有四次揮手师骗。
3.當服務器發(fā)出fin，只要收到了客戶端的ack讨惩，就進入CLOSED狀態(tài)辟癌，關閉tcp連接。而客戶端回復ack后荐捻，必須經(jīng)過2*MSL（最長報文段壽命）的時間后黍少，才會關閉tcp連接。
為什么客戶端最后還要等待2MSL处面？
保證客戶端發(fā)送的最后一個ACK報文能夠到達服務器仍侥，因為這個ACK報文可能丟失，站在服務器的角度看來鸳君，我已經(jīng)發(fā)送了FIN+ACK報文請求斷開了农渊，客戶端還沒有給我回應，應該是我發(fā)送的請求斷開報文它沒有收到或颊，于是服務器又會重新發(fā)送一次砸紊，而客戶端就能在這個2MSL時間段內收到這個重傳的報文，接著給出回應報文囱挑，并且會重啟2MSL計時器醉顽。
tcp分段和ip分片
分組可以發(fā)生在運輸層和網(wǎng)絡層，運輸層中的TCP會分段平挑，網(wǎng)絡層中的IP會分片游添。IP層的分片更多的是為運輸層的UDP服務的，由于TCP自己會避免IP的分片通熄，所以使用TCP傳輸在IP層都不會發(fā)生分片的現(xiàn)象唆涝。IP數(shù)據(jù)報分片后，只有第一片帶有UDP首部或ICMP首部唇辨，其余的分片只有IP頭部廊酣，到了端點后根據(jù)IP頭部中的信息再網(wǎng)絡層進行重組。而TCP報文段的每個分段中都有TCP首部赏枚，到了端點后根據(jù)TCP首部的信息在傳輸層進行重組亡驰。
對IP分片的數(shù)據(jù)報來說，如果需要重傳饿幅，即使只丟失一片數(shù)據(jù)也要重新傳整個數(shù)據(jù)報凡辱，這是因為IP層本身沒有超時重傳機制。這也是為什么tcp要避免ip分片的原因栗恩。
?MTU（最大傳輸單元）
MTU是鏈路層中的網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)幀的一個限制透乾，依然以以太網(wǎng)為例，MTU為1500個字節(jié)。一個IP數(shù)據(jù)報在以太網(wǎng)中傳輸续徽，如果它的長度大于該MTU值蚓曼，就要進行分片傳輸，使得每片數(shù)據(jù)報的長度小于MTU钦扭。分片傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)報不一定按序到達纫版，但IP首部中的信息能讓這些數(shù)據(jù)報片按序組裝。IP數(shù)據(jù)報的分片與重組是在網(wǎng)絡層進完成的客情。
路徑MTU
如果兩臺主機之間的通信要通過多個網(wǎng)絡其弊，那么每個網(wǎng)絡的鏈路層就可能有不同的MTU。重要的是兩臺通信主機路徑中的最小MTU膀斋。它被稱作路徑MTU梭伐。兩臺主機之間的路徑MTU不一定是個常數(shù)。它取決于當時所選擇的路由仰担。而選路不一定是對稱的（從A到B的路由可能與從B到A的路由不同）糊识，因此路徑MTU在兩個方向上不一定是一致的。
?MSS（最大分段大兴だ丁）
?MSS是TCP里的一個概念（首部的選項字段中）赂苗。MSS是TCP數(shù)據(jù)包每次能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)分段，TCP報文段的長度大于MSS時贮尉，要進行分段傳輸拌滋。TCP協(xié)議在建立連接的時候通常要協(xié)商雙方的MSS值，每一方都有用于通告它期望接收的MSS選項（MSS選項只出現(xiàn)在SYN報文段中猜谚，即TCP三次握手的前兩次）败砂。MSS的值一般為MTU值減去兩個首部大小（需要減去IP數(shù)據(jù)包包頭的大小20Bytes和TCP數(shù)據(jù)段的包頭20Bytes）所以如果用鏈路層以太網(wǎng)魏铅，MSS的值往往為1460昌犹。而Internet上標準的MTU（最小的MTU，鏈路層網(wǎng)絡為x2.5時）為576沦零，那么如果不設置祭隔，則MSS的默認值就為536個字節(jié)。很多時候路操，MSS的值最好取512的倍數(shù)。TCP報文段的分段與重組是在運輸層完成的千贯。
tcp擁塞控制
TCP的四種擁塞控制算法：
1.慢開始
2.擁塞控制
3.快重傳
4.快恢復
參考：https://blog.csdn.net/qq_41431406/article/details/97926927
滑動窗口
滑動窗口協(xié)議解決的是流量控制的的問題屯仗，接收端的緩存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)給應用層，但這個過程不一定是即時的搔谴，如果發(fā)送速度太快魁袜，會出現(xiàn)接收端數(shù)據(jù)overflow，流量控制解決的是這個問題。
該協(xié)議允許發(fā)送方在停止并等待確認前發(fā)送多個數(shù)據(jù)分組峰弹。由于發(fā)送方不必每發(fā)一個分組就停下來等待確認店量，因此該協(xié)議可以加速數(shù)據(jù)的傳輸，提高網(wǎng)絡吞吐量鞠呈。
TCP會話的雙方都各自維護一個發(fā)送窗口和一個接收窗口融师。各自的接收窗口大小取決于應用、系統(tǒng)蚁吝、硬件的限制（TCP傳輸速率不能大于應用的數(shù)據(jù)處理速率）旱爆。各自的發(fā)送窗口則要求取決于對端通告的接收窗口。
窗口的概念
發(fā)送方的發(fā)送緩存內的數(shù)據(jù)都可以被分為4類:
1. 已發(fā)送窘茁，已收到ACK
2. 已發(fā)送怀伦，未收到ACK
3. 未發(fā)送，但允許發(fā)送
4. 未發(fā)送山林，但不允許發(fā)送
其中類型2和3都屬于發(fā)送窗口房待。
接收方的緩存數(shù)據(jù)分為3類：
1. 已接收
2. 未接收但準備接收
3. 未接收而且不準備接收
其中類型2屬于接收窗口。
滑動機制
1.發(fā)送窗口只有收到發(fā)送窗口內字節(jié)的ACK確認驼抹，才會移動發(fā)送窗口的左邊界桑孩。
2.接收窗口只有在前面所有的段都確認的情況下才會移動左邊界。當在前面還有字節(jié)未接收但收到后面字節(jié)的情況下砂蔽，窗口不會移動洼怔，并不對后續(xù)字節(jié)確認。以此確保對端會對這些數(shù)據(jù)重傳左驾。
3.遵循快速重傳镣隶、累計確認、選擇確認等規(guī)則诡右。
參考：https://blog.csdn.net/yao5hed/article/details/81046945
TCP的四個計時器
TCP中有四種計時器（Timer）安岂，分別為：
1.重傳計時器：Retransmission Timer
2.堅持計時器：Persistent Timer
3.保活計時器：Keeplive Timer
4.時間等待計時器：Timer_Wait Timer
（1）重傳計時器
當TCP發(fā)送報文段時帆吻，就創(chuàng)建該特定報文的重傳計時器域那。可能發(fā)生兩種情況：
1.若在計時器截止時間到之前收到了對此特定報文段的確認猜煮，則撤銷此計時器次员。
2.若在收到了對此特定報文段的確認之前計時器截止時間到，則重傳此報文段王带，并將計時器復位淑蔚。
（2）持久計時器
當接收端緩存填滿時，由于滑動窗口算法愕撰，發(fā)送端會停止發(fā)送數(shù)據(jù)刹衫，直到接收端發(fā)送一個宣布非0窗口的ack醋寝，但這個確認可能會丟失，導致發(fā)送方和接收方都等待對方發(fā)送消息带迟。
因此TCP為每一個鏈接使用一個持久計時器音羞。當發(fā)送房收到窗口大小為0的確認時，就啟動持久計時器仓犬。當持久計時器期限到時嗅绰，發(fā)送方就發(fā)送一個探測報文。這個報文段只有一個字節(jié)的數(shù)據(jù)婶肩，雖然他有一個序號办陷，但他的序號永遠不需要確認。若發(fā)送探測報文后仍沒有收到從接收端來的響應律歼，發(fā)送端會將堅持計時器設定的值加倍和復位民镜，直到這個值增大到門限值（通常是60秒）為止。
（3）毕栈伲活計時器
敝迫Γ活計時器用來防止在兩個TCP之間的連接出現(xiàn)長時間的空閑。服務器設置迸峡觯活計時器鲸鹦，每當服務器收到客戶的信息，就將計時器復位跷跪。通常設置為兩小時馋嗜。若服務器過了兩小時還沒有收到客戶的信息，他就發(fā)送探測報文段吵瞻。若發(fā)送了10個探測報文段（每一個像個75秒）還沒有響應葛菇，就假定客戶除了故障，因而就終止了該連接橡羞。
這種連接的斷開當然不會使用四次握手眯停，而是直接硬性的中斷和客戶端的TCP連接。
（4）時間等待計時器
時間等待計時器是在四次握手的時候使用的卿泽。發(fā)送最后一個ack的一端要等待2MSL（MSL=maxinum segment lifetime最長報文生存時間莺债，2MSL就是兩倍的MSL），確保另一端接受到了ack签夭。
