為了通過ip資料報實現可靠性傳輸，需要考慮很多事情，如資料的破壞、丟包、重複以及分片順序混亂等。tcp通過檢驗和、序列號、確認應答、重發控制、連線管理及視窗控制等實現了面向連線的、可靠的位元組流傳輸服務。有了這麼多的措施，所以tcp是乙個很複雜的協議。理解它這些特點需要理解包括但不限於以下主題：
1） tcp的連線管理。通過三次握手建立連線，四次揮手斷開連線。
2） tcp的流量控制。通過滑動視窗協議進行流量控制。
3） tcp的超時重傳。通過超時定時器和重傳策略保證可靠性。
4） tcp的擁塞控制。通過慢啟動演算法和擁塞避免演算法進行擁塞控制。
後文將針對這些主題細節進一步描述。
tcp段被封裝在ip資料報中，如下圖：
tcp首部格式如下圖：
各字段的含義簡要敘述如下，後文將會詳細描述。
源目埠號：16位位元，用於表示傳送端和接收端的應用程序。這兩個值加上ip首部中的源目ip唯一確定乙個tcp連線。
序列號：32位位元，是指傳送資料的位置，每傳送一次資料，就累加一次該資料位元組數的大小。序列號不會從0或者1開始，而是建立連線時計算機生成的隨機數作為其初始值，通過syn包傳給接收端主機。然後再將每**過去的位元組數累加到初始值上表示資料位置。此外建立連線和斷開連線時傳送的syn包和fin包雖然並不帶資料，但是也會作為乙個位元組增加對應的序列號。
資料偏移：4位位元，也可稱為首部長度，單位為4位元組。和ip首部一樣，都是因為有可選字段的存在，所以首部長度存在是必須的，這樣才能正確知道資料字段該從包的哪一位開始計算。
控制位：8位位元，每一位標誌具體含義如下：
視窗大小：16位位元，用於通知從相同tcp首部的確認應答號所指位置開始能夠接收的資料大小。tcp不允許傳送超過此處所示大小的資料。不過視窗為0，則表示可以傳送1位元組資料的視窗探測，了解最新的視窗大小。
校驗和：16位位元，跟udp校驗和相似，區別在於tcp的校驗和是必需的。
緊急指標：16位位元，只有在urg位設定時才有效。緊急指標是乙個正偏移量，和序列號相加表示緊急資料最後乙個位元組的序號。表示從資料部分的首位到緊急指標所指示的位置為止為緊急資料。
選項：該欄位用於提高tcp的傳輸效能。最大長度為40位元組。具有代表性的選項如下表所示：
從上表挑些重點的說說。
型別2的mss選項：用於在建立連線時決定最大段長度的情況。
型別3的視窗擴**項：是乙個改善tcp吞吐量的選項，如果採用該選項，視窗的最大值可以擴充套件到1g。
型別8時間戳選項：用來計算往返時間rtt，傳送方在傳送報文段時把當前時鐘的時間值放入時間戳字段，接收方將該時間戳字段的值複製到確認報文中，當傳送方收到確認報文，對比確認報文的時間戳(等於傳送方傳送報文段的時間戳)和現在的時鐘，即可算出rtt。時間戳選項還可用於防止迴繞序號。
型別4和5用於選擇確認應答。tcp通訊時，如果傳送序列中間某個資料報丟失，tcp會通過重傳最後確認的包開始的後續包，這樣原先已經正確傳輸的包也可能重**送，急劇降低了tcp效能。為改善這種情況，發展出選擇確認應答(sack)技術，使tcp只重新傳送丟失的包，不用傳送後續所有的包，而且提供相應機制使接收方能告訴傳送方哪些資料丟失，哪些資料重發了，哪些資料已經提前收到等。
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