一、TCP概述

1、TCP的由來

傳輸控制協(xié)議（TCP，Transmission Control Protocol）是互聯(lián)網(wǎng)（Internet）上的第一個可靠的傳輸協(xié)議。我們知道，互聯(lián)網(wǎng)（Internet）最早源自于美國國防部（稱之為DARPA INTERNET）。在互聯(lián)網(wǎng)（Internet）民用后，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 （IETF）在其相關(guān)國防部標準的TCP等標準的基礎(chǔ)上編制了傳輸控制協(xié)議（TCP），即1980年1月發(fā)布的RFC 761。后在1981年9月進行了第一次更新，被發(fā)布為RFC 793，并代替了RFC 761。RFC 793描述傳輸控制協(xié)議要執(zhí)行的功能、實現(xiàn)該協(xié)議的程序、以及它與需要其服務(wù)的程序或用戶之間的接口。

欲更多了解IETF及RFC文檔情況介紹的請進入。

2、TCP簡述

TCP協(xié)議是一個端對端、面向連接的協(xié)議，旨在支持多網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議分層層次結(jié)構(gòu)的應(yīng)用；其目的是在分組交換計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，特別是在這種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)系統(tǒng)中，作為主機之間高度可靠的主機對主機協(xié)議使用。使得在“盡力而為”的互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，包括信令信息。

TCP符合一個分層的協(xié)議架構(gòu)，就在一個基本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）之上，如下圖1-2所示。IP為TCP提供了一種方式來發(fā)送和接收包含在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)報“信封”中的可變長度的信息段。TCP提供了一種在不同網(wǎng)絡(luò)中因特網(wǎng)數(shù)據(jù)報的源和目標的尋址方法。IP協(xié)議還處理通過多個網(wǎng)絡(luò)和互連網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)傳輸和交付所需的TCP段的任何碎片或重組。IP協(xié)議還攜帶有關(guān)TCP段的優(yōu)先級、安全分類和劃分的信息，因此這些信息可以跨多個網(wǎng)絡(luò)進行端到端通信。

圖 1-2：互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議分層

然而，TCP該協(xié)議彌補了IP協(xié)議（RFC 760）的某些不足之處，這是因為：

首先，IP只解決了不同網(wǎng)絡(luò)主機的通信問題，但該協(xié)議不能檢測IP數(shù)據(jù)報的丟失。而TCP能夠保證在IP數(shù)據(jù)報丟失時進行重發(fā)，能夠刪去重復(fù)收到的IP數(shù)據(jù)報，還能保證精確地按原發(fā)送端的發(fā)送順序重新組裝數(shù)據(jù)。

其次，IP只負責按目的IP地址傳送數(shù)據(jù)報，但不能區(qū)別屬于同一應(yīng)用報文的一組IP數(shù)據(jù)報以及所傳送的應(yīng)用報文的性質(zhì)。而TCP能區(qū)別屬于同一應(yīng)用報文的一組IP數(shù)據(jù)報，并能鑒別應(yīng)用報文的性質(zhì)。以使某些具有4層協(xié)議功能的高端路由器可以對IP數(shù)據(jù)報進行流量、優(yōu)先級、安全管理、負荷分配、復(fù)用等智能控制。

二、TCP的相關(guān)功能

1、TCP保證傳輸可靠性的功能

TCP是面向連接的。所謂連接，是指在進行通信之前，通信雙方必須建立連接才能進行通信，而在通信結(jié)束后，終止其連接。還有一種無連接的，指雙方在進行通信之前，不需要建立好連接。IP是面向無連接的協(xié)議，而TCP面向連接，故TCP的特點是具有高可靠性。

TCP面向連接主要體現(xiàn)在：發(fā)起連接的源主機內(nèi)有一個程序發(fā)出連接請求；在目的主機內(nèi)，有一個程序接受該連接請求，于是建立了源主機與目的主機的連接。建立連接后，兩臺主機即可互相發(fā)送數(shù)據(jù)。最后，有一方發(fā)出終止通信的請求，待對方確認后，雙方結(jié)束通信。

當目的主機接收到由源主機向目的主機發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報后，目的主機需要向源主機回送一個確認消息。這是依靠目的主機的TCP完成的。TCP中還有一個重傳記時器（RTO），當源主機發(fā)送IP數(shù)據(jù)報時就開始記時，如在超時之前收到確認信號，則記時器回零。如果記時器超時，則說明該IP數(shù)據(jù)報已丟失，源主機進行重傳。對重傳記時器，確定合適的記時時長是十分重要的，它由往返時間來決定。TCP能根據(jù)不同情況自動調(diào)節(jié)記時時長。

需要說明的是，TCP所建立的連接是端到端的連接，即源主機與目的主機間的連接Internet中的轉(zhuǎn)接節(jié)點（路由器）對TCP段透明傳輸。

TCP的主要功能是保證端到端可靠地傳輸數(shù)據(jù)信息，為保證端到端傳輸?shù)目煽啃裕?/span>TCP主要采取了如下表2-1所列的5項技術(shù)與措施。

表 2-1：TCP保證可靠性連接所具有的技術(shù)與措施

總之，IP不提供差錯報告和差錯糾正機制，而TCP向應(yīng)用層提供了面向連接的服務(wù)，確保了網(wǎng)絡(luò)上所傳送的數(shù)據(jù)報完整、正確、可靠的接收。一旦數(shù)據(jù)有損傷或丟失，則由TCP負責重傳，而應(yīng)用層不參與解決。

2、TCP提供部分應(yīng)用層信息的功能

IP只解決了單個數(shù)據(jù)報的傳輸問題，而在某些情況下，需要在傳輸過程中對應(yīng)用報文數(shù)據(jù)流進行控制。TCP攜帶了部分應(yīng)用層信息，能夠區(qū)別同一報文數(shù)據(jù)流的一組IP數(shù)據(jù)報及其性質(zhì)。

TCP之上是應(yīng)用層協(xié)議，如FTP、SMTP、Telnet等，最終是依靠它們實現(xiàn)主機間的通信的。TCP對這些應(yīng)用層協(xié)議規(guī)定了整數(shù)標志符，稱為端口號，TCP端口號對應(yīng)的應(yīng)用協(xié)議這里搜集了9種詳見下表2-2。這些規(guī)定的端口號成為保留端口，其值在0~1023范圍內(nèi)，從0~255都是預(yù)先定義的（不能由網(wǎng)絡(luò)管理員定義），而任何大于255的端口號可以由網(wǎng)絡(luò)管理員來定義。此外還有自由端口號，供個人程序使用，或用它來區(qū)分兩主機間相同應(yīng)用層協(xié)議的多個通信，即兩臺主機間復(fù)用多個用戶會話連接。

表 2-2：常用的TCP端口號

插口號由主機的IP地址和端口號組成，正在進行通信的每臺主機的每個用戶會話連接，都有一個插口號。插口號對整個Internet是唯一的，一對插口號唯一地標志了每個端口的連接，其中：

發(fā)端插口號 = 源主機IP地址+源端口號；

收端插口號 = 目的主機IP地址+目的端口號；

利用插口號可在目的主機中區(qū)分不同源主機對同一目的主機的相同端口號的多個用戶會話連接。在TCP段的頭部各域中具有“碼位”一項。其中SYN碼位為應(yīng)用數(shù)據(jù)流的開始位，SYN置“1”表示該IP數(shù)據(jù)報為某一應(yīng)用報文的第一份數(shù)據(jù)報。而碼位中的FIN碼位為應(yīng)用數(shù)據(jù)流的結(jié)束位。FIN置“1”表示此時數(shù)據(jù)報為上述應(yīng)用報文的最后一份數(shù)據(jù)報。故可利用SYN/FIN兩個碼位來確定某一應(yīng)用報文（或某一應(yīng)用數(shù)據(jù)流）的開始與結(jié)束。

綜上所述，我們可利用端口號和SYN/FIN碼位來區(qū)分應(yīng)用數(shù)據(jù)流，并判斷其性質(zhì)，從而使具有四層功能的高端路由器具有某些對應(yīng)用數(shù)據(jù)流的控制功能。

三、TCP段格式

TCP傳輸數(shù)據(jù)的基本單位是段，每段又可分為段頭部與數(shù)據(jù)區(qū)兩大部分，TCP段格式如下圖3所示；段格式中的有關(guān)各部分的含義詳見下表3-1。其中“碼位”一項有6種控制，在置“1”時的含義詳見下表3-2。

圖 3：TCP段格式

表 3-1：TCP段格式中的有關(guān)各部分的含義

表 3-2：TCP段格式中“碼位”的具體內(nèi)容及含義

四、總述

上述僅對傳輸控制協(xié)議（TCP）給出了一些簡要的介紹，若要詳細了解該協(xié)議具體內(nèi)容的請查閱下附件。

附件：RFC 793（09/1981）《Transmission Control Protocol》

綜上，TCP的主要目的是提供可靠的數(shù)據(jù)進程對之間的安全邏輯電路或連接服務(wù)。在不太可靠的互聯(lián)網(wǎng)通訊系統(tǒng)上提供這項服務(wù)，TCP需要提供如下表4所述的關(guān)鍵操作。

表 4：TCP需要提供的關(guān)鍵操作

然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)TCP限制太大。 因此，需要開發(fā)一種新的互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議來繞過這些限制，于是，IETF就又推出了流量控制傳輸協(xié)議（SCTP，Stream Control Transmission Protocol），特別適用于在IP網(wǎng)中傳送公用交換電話網(wǎng)（PSTN）的信令消息和IP網(wǎng)內(nèi)的信令消息。

欲進一步了解流量控制傳輸協(xié)議（SCTP）介紹的請進入。