在日常的使用中，TCP和UDP是最频繁的，而其中又以TCP包含的内容更多，更复杂。本书后面几章就专门为我们讲解了TCP协议，包括连接的建立和终止，数据的传送，重传，保活等等。
首先，TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务，该段话的说明如下：
1. 面向连接意味着两个使用TCP的应用，在交换数据之前必须建立一个TCP连接，而UDP则是不需要连接直接发送数据。
2. 在一个TCP连接中，仅有两方彼此通信，所以广播和多播无法用于TCP
3. TCP通过以下方式来提供可靠性
- 数据被分割成TCP认为最合适发送的数据块进行传送
- 当TCP发出一个段后，启动一个定时器，等待目的端确认收到该报文，如果不能及时收到确认，TCP将重新发送这个报文段（TCP的重传机制)
- 当TCP收到数据时，它将发送一个确认(ACK)。不过该确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒
- TCP保持首部和数据的校验和，如果收到的段的检验和有错，则TCP将丢弃这个报文段，并不发送确认，以使对端重传数据
- 在必要情况下，TCP将会对收到的报文段进行重新排序，将收到的数据正确的传给应用层
- TCP接收端会丢弃重复的数据报
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TCP提供流量控制，防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出
TCP对字节流的内容不做任何解释，所以TCP不知道对端传送的是二进制数据，还是字符流或其他数据。
TCP首部
TCP数据的首部如下图所示：
- 每个TCP段都包含一个源端和目的端的端口号，用于寻找各对端的进程，而IP地址，则位于封闭TCP数据的IP报头中。
- 一个IP地址和一个端口号也称为一个socket，socket对（包含两端IP地址和端口号）可唯一确定网络中每个TCP连接的双方
- 序号用来标识从TCP发送端向TCP接收端发送的数据字节流，表示在这个报文段中的第一个数据字节。
TCP为应用层提供全双工服务。即数据能在两个方向上独立地进行传输，因此，连接的每一端都必须保持每个方向上的传输数据序号
MSS：最长报文大小，每个连接方通常都在通信的第一个报文段中指明该选项，表示本端能接收的最大长度。
TCP的三次握手：
- 请求端（主动连接）发送一个SYN段指明打算连接的服务器端口，以及初始序号(ISN)，该SYN段为报文段1
- 服务端（被动连接）发回包含服务器的初始序号的SYN报文段作为应答，同时将确认序号设置为请求端的ISN+1,以对请求端进行确认，该SYN段为报文段2
- 请求端必须将确认序号设置为服务端的ISN+1,以对服务端的SYN进行确认，该段为报文段3
TCP的四次挥手：
由于TCP是全双工方式，因此必须在每个方向上单独的进行关闭，所以关闭TCP连接需要四次挥手：
- 发送端(A端)发送一个FIN给对端(B端)，表示要终止当前方向的数据传输
- B端发送FIN的ACK确认关闭A端到B端的数据传输
- B端发送一个FIN给A端，表示要终止当前方向的数据传输
- A端发送ACK确认关闭B端到A端的数据传输，TCP连接正常断开
过程如下图所示（图片引用自TCP连接与终止）：
通常来说，连接都是由客户端发起（调用connect函数)，每一端都能主动关闭连接（调用close函数），不过一般也是由客户端决定何时终止TCP连接。
当一个连接被建立时，每一方都有用于通告它期望接收的MSS选项（只能出现在SYN报文段中），如果一方不接收来自另一方的MSS值，则MSS默认定为536字节。
连接的一端在结束它的发送后还能接收来自另一端数据的能力，这就是所谓的半关闭，即只关闭一个方向上的数据流向，如图所示：
如上图所示，客户在关闭数据发送的通道时，依然可以接收来自另一端的数据，直到对端发送FIN终止符关闭通道为止。
TCP状态变迁图
TCP连接与终止的状态变迁，如变迁图所示：
先看粗实线部分：
1. 客户端最先处于CLOSED状态，然后调用connect，发送SYN，主动打开连接，进入SYN_SEND状态
2. 收到服务端发送过来的SYN，ACK，并确认服务端的SYN之后，进入到ESTABLISHED状态，即连接已经建立
3. 客户端调用close函数，发送一个FIN，进入到FIN_WAIT_1状态
4. 服务端确认FIN，回传ACK，客户端进入FIN_WAIT_2状态
5. 服务端发送FIN，客户端确认FIN并发送ACK确认，进入到TIME_WAIT状态，双方连接关闭。等待2MSL超时，回到CLOSED状态
再看虚线部分：
1. 服务端最先处于CLOSED状态，然后调用listen函数，进入到LISTEN监听状态
2. 收到来自客户端的SYN，服务端发回ACK确认，并发送SYN给客户端，进入到SYN_RCVD状态
3. 客户端发送ACK确认，服务端进入到ESTABLISHED状态，即连接已建立
4. 服务端收到客户端的FIN，并回传ACK确认，进入到CLOSE_WAIT状态
5. 服务端发送FIN，要求关闭连接，进入到LAST_ACK状态
6. 服务端收到客户端的ACK确认，服务端回到CLOSED状态
最后看细实线部分：
细实线部分代表了两种特殊情况，即同时打开和同时关闭，如果两端同时打开一个连接，在这种情况下，需要通过四次握手才能建立，如下图所示：
同时打开
- 两者主动打开，都发送SYN给对端，两者都进入到SYN_SENT状态
- 两者收到对端的SYN，进入到SYN_RCVD状态
- 两者各自发送对端的ACK确认和SYN报文段，建立连接。
同时关闭
- 当应用层调用close时，两端均从ESTABLISHED状态进入到FIN_WAIT_1状态，从而两端各自发送一个FIN
- 收到FIN后，两者均进入到CLOSING状态，并发送ACK确认对端的FIN
- 收到来自对端的ACK确认之后，状态变化为TIME_WAIT，待超时后中断连接，进入到CLOSED状态
TIME_WAIT（2MSL）等待状态：
每个具体TCP实现必须选择一个报文段最大生存时间MSL，它是任何报文被丢弃前在网络内的最长时间。当TCP执行主动关闭，并发回最后的一个ACK，该连接必须在TIME_WAIT状态停留2MLSL的时间，这样可让TCP再次发送最后的ACK以防其丢失。
平静时间：指TCP在重新启动后的MSL秒内不能再建立任何连接
连接请求队列：
在伯克利的TCP实现中，采用以下规则来处理多个连接请求到达时，而服务器处于忙碌状态时的问题：
1. 正等待连接请求的一端（服务端）有一个固定长度的连接队列，该队列中的连接已被TCP接受，但还没有被应用层接受
2. 应用层指明该队列的最大长度，通常称为积压值(backlog)，取值范围是0~5之间，通常通过调用listen函数来设置backlog值
3. 当一个连接请求到达时，TCP使用一个算法，根据当前连接队列中的连接数来确定是否接收这个连接
4. 对于新的连接请求，该TCP监听的端点连接队列中还有空间，TCP模块将对SYN进行确认并完成连接
5. 对于新的连接请求，如果连接队列中已没有空间，TCP将不会受理这些收到的SYN，也并不回传任何报文段
TCP报头的定义：
