1. TCP协议简介
TCP是Transmission Control Protocol的简称,中文名是传输控制协议。它是一种面向连接的、可靠的、基于IP的传输层协议。两个TCP应用之间在传输数据的之前必须建立一个TCP连接,TCP采用数据流的形式在网络中传输数据。TCP为了保证报文传输的可靠性,会对每一个包进行编号,同时序号也能保证接收端在接收数据的时候可以按序接收。接收端在接到数据后会返回一个相应的应答信号,如果发送端在合理的往返延时内未接收到应答信号,那么对应的数据将会重传。在数据确认无误后才会将数据传递给应用层。
2. TCP的特性
2.1 连接机制
TCP是一个面向连接的协议,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一个连接,否则将无法发送数据,一个TCP连接必须有双方IP地址与端口号。
2.2 确认与重传
一个完整的TCP传输必须有数据的交互,接收方在接收到数据之后必须正面进行确认,向发送方报告接收的结果,而发送方在发送数据之后必须等待接收方的确认,同时发送时候会启动一个定时器,在指定超时时间内没收到确认,发送方就会认为发送失败,然后进行重发操作,这就是重传报文。
TCP提供可靠的传输层,但它依赖的是IP层的服务,IP数据报的传输是无连接、不可靠的,因此它要通过确认来知道接收方确实已经收到数据了。但数据和确认都有可能会丢失,因此TCP通过在发送时设置一个超时机制(定时器)来解决这种问题,如果当超时时间到达的时候还没有收到对方的确认,它就重传该数据。
2.3 缓冲机制
在发送方想要发送数据的时候,由于应用程序的数据大小、类型都是不可预估的,而TCP协议提供了缓冲机制来处理这些数据,如在数据量很小的时候,TCP会将数据存储在一个缓冲空间中,等到数据量足够大的时候在进行发送数据,这样子能提高传输的效率并且减少网络中的通信量,而且在数据发送出去的时候并不会立即删除数据,还是让数据保存在缓冲区中,因为发送出去的数据不一定能被接收方正确接收,它需要等待到接收方的确认再将数据删除。同样的,在接收方也需要有同样的缓冲机制,因为在网络中传输的数据报到达的时间是不一样的,而且TCP协议还需要把这些数据报组装成完整的数据,然后再递交到应用层中。
2.4 全双工通讯
在TCP连接建立后,那么两个主机就是对等的,任何一个主机都可以向另一个主机发送数据,数据是双向流通的,所以TCP协议是一个全双工的协议,这种机制为TCP协议传输数据带来很大的方便,一般来说,TCP协议的确认是通过捎带的方式来实现,即接收方把确认信息放到反向传来的是数据报文中,不必单独为确认信息申请一个报文,捎带机制减少了网络中的通信流量。由于双方主机是对等的存在,那么容易一方都可以断开连接,此时这个方向上的数据流就断开了,但是另一个 方向上的数据仍是连通的状态,这种情况就称之为半双工。