TCP协议
TCP提供了一种面向连接的、可靠的字节流服务。
需要通过TCP通信的双方必须建立一条TCP连接，并且仅支持建立连接的双方一对一的进行通信，广播与多播并不能用于TCP
TCP是面向字节流的协议，应用程序的数据被分割成TCP认为最合适的大小的发送数据块
可靠性的保证
TCP的可靠性由下面的七种方式保证
- 序列号
由于TCP报文段以IP数据报来传输的- 可能出现乱序问题，通过对数据包排序，接收端能正确处理好乱序问题。
- 可能出现重复数据，通过序列号可以使接收端丢弃重复的数据，能避免重复数据
- 可能丢失数据，通过序列号可以知道是哪个数据包在传输的过程中丢失了。
- 校验和
TCP提供覆盖首部和数据部分的校验和 - 超时重传
当发送端发出一个报文段后，会启动一个定时器(重传定时器)，等待接收端对这个报文段的确认，如果在超时时间内不能收到确认，则重传该报文段 - 确认应答(ack)
当TCP接收端收到发送端的报文段后，它会发送一个确认。但这个确认通常不是立即发送的，而是会有一个延迟,并且当三次重传同一ACK时，就执行快速恢复 - 连接管理
收发双方通过三次握手、四次挥手来建立、断开一个连接，并且各自有一个状态机来维护这一个连接。 - 流量控制
接受端有一个固定大小的缓冲区，TCP根据接收端的处理能力来决定发送端发送的速度，以防止发送端发送过快导致的接收端缓冲区溢出 - 拥塞控制
通过发送端对网络情况的探查，控制发送端发送的数量，防止过多的数据发送到网络中导致网络过载而丢包。
协议格式
TCP包首部通常是20字节，选项部分最多不超过40字节(和IP首部一样)：
- 16位源端口号：发送进程端口号
- 16位目标端口号：接收进程端口号
- 每个TCP首部都包含源端口号与目标端口号，用于对应发送进程与接收进程，这两个端口号再加上IP首部中的源IP地址与目标IP地址可以唯一的确定一条连接，并可以唯一确定一条TCP连接的双方。
- 一个端口号和一个IP地址被称为一个插口(socke)或插口对(socke pair)
- 32位序号：序号用来标识从TCP发送端向TCP收接收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数，序号到达2^32－1后又从0开始。
- SYN标志会消耗一个序号，FIN标志也会消耗一个序号。
- 32位确认序号：确认序号应当是上次已成功收到数据(成功接收并且校验和正确)字节序号加1。只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。
- 发送ACK无需任何代价，因为32bit的确认序号字段和ACK标志一样，总是TCP首部的一部分。一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置，ACK标志也总是被设置为1。
- TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。
- 4位首部长度：首部长度指的是首部占32bit字的数目，包括任何选项。它是一个4比特字段，当4个比特全为1时，即1111(十进制为15)时，首部长度可达最长的60个字节。
- 6个比特标志位：
| URG | 紧急指针（urgentpointer）有效 |
| ACK | 确认序号有效 |
| PSH | 接收方应该尽快将这个报文段交给应用层，而不是等待判断是否有额外的数据到达 |
| RST | 重建连接 |
| SYN | 同步序号，用来发起一个连接 |
| FIN | 发端完成发送任务 |
- 16位窗口大小：可能是通告窗口或是拥塞窗口，由该TCP是接收端或发送端来决定。窗口最大为65535字节。
- 16位校验和：同时覆盖TCP首部和数据的校验和，由发端计算和存储，并由收端进行验证。
- 16位紧急指针：只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。
- 可选项：最常见的可选字段是最长报文大小，又称为MSS(MaximumSegmentSize)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志的那个段）中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。
- 数据部分：TCP报文段中的数据部分是可选的。
- 在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有TCP首部。
- 如果一方没有数据要发送，使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。
- 在处理超时的许多情况中，也会发送不带任何数据的报文段。