網編 4 TCP原理

tcp套接字的資料收發無邊界。伺服器端即使呼叫1次write函式傳輸40位元組的資料，客戶端也有可能通過4次read函式呼叫每次讀取10位元組。但此處也有一些疑問，伺服器端一次性傳輸了40位元組，而客戶端居然可以緩慢地分批接收。客戶端接收10位元組後，剩下的30位元組在

何處等候呢？是不是像飛機為等待著陸而在空中盤旋一樣，剩下30位元組也在網路中徘徊並等待接收呢？

實際上， write函式呼叫後並非立即傳輸資料， read函式呼叫後也並非馬上接收資料。更準確地說，如圖所示， write函式呼叫瞬間，資料將移至輸出緩衝； read函式呼叫瞬間，從輸入緩衝讀取資料。

呼叫write函式時，資料將移到輸出緩衝，在適當的時候（不管是分別傳送還是一次性傳送）傳向對方的輸入緩衝。這時對方將呼叫read函式從輸入緩衝讀取資料。這些i/o緩衝特性可整理如下。

「不會發生超過輸入緩衝大小的資料傳輸。」

根本不會發生這類問題，因為tcp會控制資料流。tcp 中有滑動視窗(sliding window) 協議，用對話方式呈現如下。

write 函式返回的時間點write 函式和windows 的send 函式並不會在完成向對方主機的資料傳輸時返回，而是在資料移到輸出緩衝時。但tcp 會保證對輸出緩衝資料的傳輸，所以說write 函式在資料傳輸完成時返回。要準確理解這句話。

tcp套接字從建立到消失所經過程分為如下3步。

tcp 內部工作原理1: 與對方套接字的連線

三次握手

tcp 內部工作原理2: 與對方主機的資料交換

圖給出了主機a分2次（分2個資料報）向主機b傳遞200位元組的過程。首先，主機a通過1個資料報傳送100個位元組的資料｀資料報的seq為1200 。主機b為了確認這一點，向主機a傳送ack1301 訊息。

此時的ack號為1301而非1201, 原因在千ack號的增蜇為傳輸的資料位元組數。假設每次ack號不加傳輸的位元組數，這樣雖然可以確認資料報的傳輸，但無法明確100位元組全都正確傳遞還是丟失了一部分，比如只傳遞了80位元組。因此按如下公式傳遞ack訊息：

ack 號 = seq 號＋ 傳遞的宇節數+ 1

最後加1 是為了告知對方下次要傳遞的seq號。

下面分析傳輸過程中資料報消失的情況。

上圖表示通過seq 1301 資料報向主機b傳遞100位元組資料。但中間發生了錯誤，主機b未收到。經過一段時間後，主機a仍未收到對於seq 1301 的ack確認，因此試著重傳該資料報。為了完成資料報重傳， tcp套接字啟動計時器以等待ack應答。若相應計時器發生超時(time-out!)則重傳。

tcp 的內部工作原理3: 斷開與套接字的連線

三次握手：

a:「喂，你聽得到嗎？」a->syn_send

b:「我聽得到呀，你聽得到我嗎？」應答與請求同時發出 b->syn_rcvd | a->established

a:「我能聽到你，今天balabala……」b->established

四次揮手：

a:「喂，我不說了。」a->fin_wait1

b:「我知道了。等下，上一句還沒說完。balabala…..」b->close_wait | a->fin_wait2

b:」好了，說完了，我也不說了。」b->last_ack

a:」我知道了。」a->time_wait | b->closed

a等待2msl,保證b收到了訊息,否則重說一次」我知道了」,a->closed

tcp三次握手：

第一次：客服端向伺服器傳送請求命令syn;

第二次：伺服器應客戶端請求ack，同時向客戶端傳送請求syn；

第三次：客戶端響應伺服器的請求ack；

四次揮手：

第一次：客戶端向伺服器傳送fin用來關閉伺服器和客戶端的資料傳送；

第二次：伺服器接收到fin並向伺服器傳送ack；

第三次：伺服器關閉與客戶端的連線，並傳送fin給客戶端；

第三次：客戶端傳送ack報文確認

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運輸層4 TCP可靠運輸的工作原理

基礎知識4 TCP狀態

報文分析4 TCP協議的頭結構

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