tcp是傳輸層的重量級成員，也是整個tcp/ip協議棧的重要組成部分，也正因為這點，協議棧的名字裡面才有tcp這樣的字樣。tcp是端到端的通訊協議，它向上層應用提供了可靠的，面向連線的服務，為了實現這樣的服務，tcp採用了許多其它協議不曾用到的機制，比如序列號、滑動視窗、超時重傳、慢啟動等等，同步、流量控制等議題在tcp中體現得淋漓盡致。
為了分析tcp的執行機制，我們先來看看tcp的首部結構：
（1）前面四個位元組和udp類似仍然是源埠號和目的埠號；sequence number:序列號，用於通訊雙方的同步，tcp在概念上給每個被傳輸的位元組都編號，序列號字段儲存了該分節中資料字段第乙個位元組的編號；acknowledgment number:確認序號，tcp對通訊雙方傳送的分節都確認（ack分節沒有確認），確認是通過確認序號來完成的，確認序號字段儲存的是傳送方期望收到的下乙個位元組的編號；data offset:資料偏移量，有的資料稱之為首部長度，其實表達的是同乙個概念，這個欄位佔了4位，並且以4位元組為單位，所以和ip首部中的首部長度欄位是一樣的，它的最大值為15，說明tcp首部最長可以為60位元組（20位元組固定長度+最多40位元組的選項字段）；接下來是6位的保留字段；接著是6位標誌位元，具體的標誌我們在（2）中闡述；window欄位用以告訴對方本地可以接收的資料編號範圍；checksum:該校驗和的計算和udp首部中的校驗和計算方法完全一樣；urgent pointer:緊急指標，我們在後面會詳述這個字段；接著是選項字段，最常見的選項是用以說明mss;當tcp首部長度不是4位元組的整數倍時需要進行填充。
（2）6位標誌字段：
urg:緊急指標位，該位為1，緊急指標欄位才有效；
ack:確認位，該位為1，確認序號才有效；
psh:用以告知接收方盡快將資料提交給應用程式；
rst:復位標誌，後面會講tcp什麼時候傳送這個標誌；
syn:同步位，建立連線的時候用，用於同步雙方的序號；
fin: 撤銷連線的使用用，用以告訴對方，主機不再往對端傳送資料。
（3）tcp首部的options:
選項格式有以下兩種（第二種格式中的長度包含從選項型別到資料的總長度）：
選項型別
選項型別
選項長度
選項資料
在rfc793中第一的選項只有三種，要求每一種tcp實現都必須支援。
0用於表示選項結束；1用於填充使每個選項為4位元組的倍數（對於為什麼要填充不是很明白？另外，不是每個tcp實現都會這麼做）；而mss格式如下：
最新的tcp實現往往還支援時間戳選項和視窗擴大因子選項等一些其它選項。（詳情可參考rfc1323）
tcp連線的建立與釋放
tcp正常連線建立與釋放的過程如上圖所示，連線時需要三次握手，釋放時需要四次握手。
三次握手過程：
（1）客戶端傳送設定了syn位的分節，序號欄位為j，並且一般會通告mss;
（2）伺服器端接收到客戶端的請求，立馬做出確認，並且通告本地的序號和mss;
（3）客戶端確認，伺服器端接收到確認，至此，連線建立。
四次握手過程：
（1）客戶端執行主動關閉，傳送帶有fin標誌的分節，說明客戶端不會再往這個連線寫資料；
（2）伺服器端確認這個fin分節；（此時如果伺服器不傳送fin，則連線處理半關閉狀態）
（3）伺服器也傳送fin，說明伺服器端也不傳送資料了；
（4）最後客戶端也需要再做最後的確認。
同時開啟：
同時關閉：
上面所述的正常連線建立和關閉，以及同時關閉和同時開啟，囊括了tcp的所有狀態，也說明了其狀態轉換過程。關於tcp的各種狀態，最需要說明的是time_wait狀態。time_wait狀態發生在連線釋放時，己方傳送完最後的ack。該狀態又稱為2msl（maximum segment lifetime）等待狀態，意思是這個狀態會持續2msl的時間，之所以需要這樣乙個持續時間主要有兩個原因：一是確保最後的ack在丟失時能夠重發；二是保證本連線中的資料報不會被將來新建的這個連線的副本接收（雖然出錯的概率比較小 ）。
最後說明兩點：
（1）上面有提到mss，這個mss主要是為了避免ip分片的，mss的計算到分析原始碼的時候我們再詳細闡述；
（2）2msl又是如何計算的呢？分節的msl生存時間又是怎麼實現的呢？
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