5.4 传输控制协议TCP 5.4.1 TCP 概述 Transmission Control Protocolq为应用进程提供可靠的、端到端的、面向连接的字节流通信的协议q利用网络层IP协议提供的不可靠的分组传输服务，解决分组的重传和排序问题q由RFC793正式定义q为 Internet的许多著名应用提供传输服务TCP 概述示图端口发送 TCP 报文段TCPTCP接收缓存发送缓存报文段报文段报文段端口发送端接收端向发送缓存写入数据块从接收缓存读取数据块应用进程应用进程5.4.2 TCP 报文段的首部 TCP 数据部分数据部分TCP 首部首部TCP 报文段报文段首部各字段及作用q源端口和目的端口字段各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。q序号字段占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。q确认号字段占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。TCP 保留端口举例应用层应用层传输层传输层FTPTELNETSMTPHTTPDNSPOP3 21 23 25 80 53 110PortFTP 应用连接端口举例主机主机A主机主机B(128.6.4.194: 1234)(18.22.67.7: 21)建立端到端的连接建立端到端的连接ClientServer众所周知端口众所周知端口临时端口临时端口应用：应用：ftp 18.22.67.7 TCP 序号和确认号源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#Source Dest. Seq.Ack.102823101我发送我发送 #10.TCP 序号和确认号我已收到我已收到 #10,现在我需要现在我需要 #11.源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#102823Source Dest.1010Seq.1Ack.102823Source Dest.1111Seq.1Ack.我发送我发送 #10.TCP 序号和确认号源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#102823Source Dest.1111Seq.2Ack.102823Source Dest.1010Seq.1Ack.102823Source Dest.1111Seq.1Ack.我已收到我已收到 #10,现在我需要现在我需要 #11.我发送我发送 #11.TCP 序号和确认号源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#102823Source Dest.1111Seq.2Ack.102823Source Dest.1010Seq.1Ack.102823Source Dest.1111Seq.1Ack.102823Source Dest.1212Seq.2Ack.我已收到我已收到 #11,现在我需要现在我需要 #12.我发送我发送 #11首部各字段及作用(续)q数据偏移占 4 bit，它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远，实际上即TCP首部长度。 “数据偏移”的单位不是字节而是 32 bit 字（4 字节为计算单位）。 q保留字段占 6 bit，保留为今后使用，但目前应置为 0。 q紧急比特 URG 当 URG 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。 首部各字段及作用(续)q确认比特 ACK 只有当 ACK 1 时确认号字段才有效。当 ACK 0 时，确认号无效。 q推送比特 PSH (PuSH) 接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。q复位比特 RST (ReSeT) 当 RST 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立传输连接。 首部各字段及作用(续)q同步比特 SYN 同步比特 SYN 置为 1，就表示这是三次握手的一个连接请求或连接接受报文。 q终止比特 FIN (FINal) 用来释放一个连接。当FIN 1 时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放传输连接。 q窗口字段 占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。 首部各字段及作用(续)q校验和 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。q紧急指针字段 占 16 bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。q选项字段 长度可变。TCP 只规定了一种选项，即最大报文段长度 MSS (Maximum Segment Size)。MSS 告诉对方 TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。”q填充字段 这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。5.4.3 TCP 的数据编号与确认 qTCP 协议是面向字节的。TCP 将所要传送的报文看成是字节组成的数据流，并使每一个字节对应于一个序号。q在连接建立时，双方要商定初始序号。TCP 每次发送的报文段的首部中的序号字段数值表示该报文段中的数据部分的第一个字节的序号。q TCP 的确认是对接收到的数据的最高序号表示确认。接收端返回的确认号是已收到的数据的最高序号加 1。因此确认号表示接收端期望下次收到的数据中的第一个数据字节的序号。 TCP 控制报文段发送的机制TCP有三种基本机制来控制报文段的发送：q第一种机制TCP维持一个变量，等于最大报文段长度MSS。发送缓冲区的数据达到MSS字节，就组成一个TCP报文段发送出去。q第二种机制利用TCP支持的推送（push）操作，由发送端的应用进程指明要求发送报文段。q第三种机制发送端的一个计时器时间到了，就把当前已有的缓冲数据装入报文段发送出去。TCP传输控制的实现确认号确认号ACK#源端口源端口1028序列号序列号SEQ#宿端口宿端口21窗口窗口WIN.头部头部.发送方发送方接收方接收方缓冲区缓冲区4k2k应用层应用层2k write应用层应用层Read 2k2k2k1kSEQ#=0WIN=2048ACK#=2048WIN=0ACK#=4096SEQ#=4096SEQ#=2048发送受阻发送受阻应用层应用层3k write0 4KACK#=4096WIN=20482k2k1k5.4.4 TCP 的流量控制与拥塞控制滑动窗口的概念qTCP 采用大小可变的滑动窗口进行流量控制。窗口大小的单位是字节。q在 TCP 报文段首部的窗口字段写入的数值就是当前给对方设置的发送窗口数值的上限。q发送窗口在连接建立时由双方商定。但在通信的过程中，接收端可根据自己的资源情况，随时动态地调整对方的发送窗口上限值(可增大或减小)。收到确认即可前移1002003004005006007008009001012013014015016017018011发送窗口可发送不可发送发送指针q设发送端要发送设发送端要发送 900 字节长的数据，划分为字节长的数据，划分为 9 个个 100 字节长的报文段，字节长的报文段，并设发送窗口为并设发送窗口为 500 字节。字节。q发送窗口的发送窗口的左边沿左边沿对应对应已发送数据中被确认的最高序号已发送数据中被确认的最高序号1，其，其右边沿右边沿对对应应左边沿的序号加上发送窗口的大小左边沿的序号加上发送窗口的大小。q发送发送 TCP 要维护一个指针。每发送一个报文段，发送指针就向前移动一要维护一个指针。每发送一个报文段，发送指针就向前移动一个报文段的距离。个报文段的距离。q发送发送TCP每收到每收到对方对对方对一个报文段的确认一个报文段的确认，便释放该报文段所占的缓冲，便释放该报文段所占的缓冲，将发送将发送窗口左沿向右移动一个报文段的距离窗口左沿向右移动一个报文段的距离。若发送窗口大小不变，则。若发送窗口大小不变，则窗口右沿也向右移，即发送窗口向右滑动。窗口右沿也向右移，即发送窗口向右滑动。q当接收方接收缓冲区变小、向发送方发出的当接收方接收缓冲区变小、向发送方发出的TCP报文首部的报文首部的“窗口窗口”字字段值变小时，使段值变小时，使发送窗口变小，发送窗口会收缩。发送窗口变小，发送窗口会收缩。收到确认即可前移1002003004005006007008009001012013014015016017018011发送窗口可发送不可发送发送指针q发送端发送了发送端发送了 400 字节的数据，但只收到对前字节的数据，但只收到对前 200 字节数字节数据的确认，同时窗口大小不变，因此发送窗口向右平移。据的确认，同时窗口大小不变，因此发送窗口向右平移。q现在发送端还可发送现在发送端还可发送 300 字节。字节。 1002003004005006007008009001012013014015016017018011可发送不可发送发送指针发送窗口前移已发送并被确认已发送但未被确认1002003004005006007008009001012013014015016017018011已发送并被确认已发送但未被确认可发送不可发送发送指针发送窗口前移 发送端收到了对方对前 400 字节数据的确认，但对方通知发送 端必须把窗口减小到 400 字节。 现在发送端最多还可发送 400 字节的数据。 1002003004005006007008009001012013014015016017018011已发送并被确认可发送不可发送发送指针发送窗口缩小利用可变窗口大小进行流量控制设双方确定的窗口值是 400 SEQ = 1SEQ = 201SEQ = 401SEQ = 301SEQ = 101SEQ = 501ACK = 201, WIN = 300ACK = 601, WIN = 0ACK = 501, WIN = 200主机 A主机 B允许 A 再发送 300 字节（序号 201 至 500）A 还能发送 200 字节A 还能发送 200 字节A还能发送 300 字节A 还能发送 100 字节A 超时重发，但不能发送序号 500 以后的数据允许 A 再发送 200 字节（序号 501 至 700）A 还能发送 100 字节（序号 601 至 700）不允许 A 再发送（到序号 600 的数据都已收到）SEQ = 201丢失！TCP 拥塞控制q拥塞原因加载到网络的负载大于网络自身的处理能力，若再大量向网络中输入负载，网络性能会明显变坏，极端情况下便会死锁。出现网络拥塞的条件： (对网络中资源的需求) 可用资源q解决办法：开环控制：设计网络时事先将发生网络拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。闭环控制：基于反馈环路概念。监测拥塞在何时何地发生，将消息传到可采取行动的地方，继而调整网络系统的运行以解决出现的问题。例如：TCP发送方迟迟不能收到对方的确认信息，便认为网络中发生了拥塞，于是减少注入网络中的信包数。 流量控制流量控制-往往指接收方对发送方通信量的控制，往往指接收方对发送方通信量的控制，是个端到端的问题。流量控制要做的就是抑制发送端发是个端到端的问题。流量控制要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。送数据的速率，以便使接收端来得及接收。 拥塞控制拥塞控制-就是防止过多的数据注入到网络中，就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。 发送方控制发送流量必须发送方控制发送流量必须同时考虑同时考虑接收端的存储容接收端的存储容量和网络的传输能力，可以如下形象地说明：量和网络的传输能力，可以如下形象地说明： 接收方的处理能力不足接收方的处理能力不足： - -接收容器小接收容器小 网络不够通畅网络不够通畅： -传输管道细传输管道细接收方的处理能力不足传输网络传输网络小容量接收器小容量接收器调整传输速率调整传输速率接收能力接收能力发送方发送方传输网络传输网络内部拥塞内部拥塞大容量接收器大容量接收器调整传输速率调整传输速率网络不够畅通网络能力网络能力发送方发送方接收端窗口 rwnd 和拥塞窗口 cwnd q接收端窗口 rwnd 这是接收端根据其目前的接收缓存大小所许诺的最新的窗口值，是来自接收端的流量控制。接收端将此窗口值放在 TCP 报文的首部中的窗口字段，传送给发送端。q拥塞窗口 cwnd (congestion window) 是发送端根据自己估计的网络拥塞程度而设置的窗口值，是来自发送端的流量控制。拥塞的解决办法q发送方保持两个窗口对方的接收窗口 rwnd 由WIN说明）拥塞窗口 cwndq在一个实际网络中，发送方控制发送流量必须在一个实际网络中，发送方控制发送流量必须同时考虑同时考虑接接收端的存储容量和网络的传输能力，发送流量应该取接收收端的存储容量和网络的传输能力，发送流量应该取接收端和通信子网所能允许的流量值中的较小值。因此，端和通信子网所能允许的流量值中的较小值。因此，取两者的最小值为发送窗口的上限值，即：q如何确定拥塞窗口的大小？慢开始算法拥塞控制算法举例发送窗口的上限值发送窗口的上限值 Min rwnd, cwnd (7-1)慢开始算法的原理 q在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口 cwnd 设置为一个最大报文段 MSS 的数值。q在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值。q用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。 慢开始算法拥塞窗口拥塞窗口MaxSegL建立连接建立连接初始化初始化发送数据发送数据MaxSegL超时超时2MaxSegL发送数据发送数据超时前收超时前收到确认到确认超时前收超时前收到确认到确认拥塞窗口拥塞窗口2MaxSegL超时超时拥塞窗口拥塞窗口2nMaxSegL发送数据发送数据2nMaxSegL 拥塞窗口二进制指数增长，拥塞窗口二进制指数增长，直至发送数据后超时无确认直至发送数据后超时无确认.246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwnd慢开始和拥塞避免算法的实现举例 当当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口置为连接进行初始化时，将拥塞窗口置为 1。图中的窗口单位不使用字节而使用报文段。图中的窗口单位不使用字节而使用报文段。 设慢开始门限的初始值设置为设慢开始门限的初始值设置为 16 个报文段，即个报文段，即 ssthresh = 16。ssthresh = 16慢开始和拥塞避免算法的实现举例 发送端的发送窗口不能超过拥塞窗口发送端的发送窗口不能超过拥塞窗口 cwnd 和接收和接收端窗口端窗口 rwnd 中的最小值。我们假定接收端窗口足够大，中的最小值。我们假定接收端窗口足够大，因此现在发送窗口的数值等于拥塞窗口的数值。因此现在发送窗口的数值等于拥塞窗口的数值。246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始和拥塞避免算法的实现举例 在执行慢开始算法时，拥塞窗口在执行慢开始算法时，拥塞窗口 cwnd 的初始值为的初始值为 1，发送第一个报文段，发送第一个报文段 M0。 246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始慢开始和拥塞避免算法的实现举例 慢开始 发送端收到发送端收到 ACK1 （确认确认 M0，期望收到期望收到 M1）后，后，将将 cwnd 从从 1 增大到增大到 2，于是发送端可以接着发送，于是发送端可以接着发送 M1 和和 M2 两个报文段。两个报文段。 拥塞窗口 cwnd246810121416182022004812162024传输次数ssthresh = 16慢开始和拥塞避免算法的实现举例 接收端发回接收端发回 ACK2 和和 ACK3。发送端每收到一个对发送端每收到一个对新报文段的确认新报文段的确认 ACK，就把发送端的拥塞窗口加就把发送端的拥塞窗口加 1。现在发送端的现在发送端的 cwnd 从从 2 增大到增大到 4，并可发送，并可发送 M4 M6共共 4个报文段。个报文段。 246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始慢开始和拥塞避免算法的实现举例 发送端每收到一个对新报文段的确认发送端每收到一个对新报文段的确认 ACK，就把就把发送端的拥塞窗口加发送端的拥塞窗口加 1，导致每经过一个传输轮次，拥，导致每经过一个传输轮次，拥塞窗口就加倍。因此拥塞窗口塞窗口就加倍。因此拥塞窗口 cwnd 随着传输次数随着传输次数按指按指数规律增长数规律增长。 246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始指数规律增长慢开始和拥塞避免算法的实现举例 当拥塞窗口当拥塞窗口 cwnd 增长到增长到慢开始慢开始门限门限值值 ssthresh 时时（即当（即当 cwnd = 16 时），就时），就改为执行拥塞避免算法改为执行拥塞避免算法，每，每经一传输轮次拥塞窗口只加经一传输轮次拥塞窗口只加1，因此，因此按线性规律增长按线性规律增长。 246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始指数规律增长进入拥塞避免线性规律增长拥塞避免慢开始和拥塞避免算法的实现举例 假定拥塞窗口的数值增长到假定拥塞窗口的数值增长到 24 时，网络出现超时，网络出现超时（表明网络拥塞了），便执行时（表明网络拥塞了），便执行“乘法减小乘法减小”策略：策略： 246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始指数规律增长进入拥塞避免线性规律增长拥塞避免发生超时慢开始和拥塞避免算法的实现举例 更新后的更新后的 ssthresh 值变为值变为 12（即发送窗口数值（即发送窗口数值 24 的一半），拥塞窗口再重新设置为的一半），拥塞窗口再重新设置为 1，并重新执行慢开，并重新执行慢开始算法。始算法。 246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始指数规律增长进入拥塞避免线性规律增长拥塞避免发生超时更新后的 ssthresh = 12慢开始慢开始和拥塞避免算法的实现举例246810121416182022004812162024传输次数拥塞窗口 cwndssthresh = 16慢开始指数规律增长进入拥塞避免线性规律增长拥塞避免发生超时更新后的 ssthresh = 12慢开始拥塞避免进入拥塞避免 当当 cwnd = 12 时时又改为执行拥塞避免算法，拥塞又改为执行拥塞避免算法，拥塞窗口按按线性规律增长，每经过一个往返时延就增加窗口按按线性规律增长，每经过一个往返时延就增加一个一个 MSS 的大小。的大小。 慢开始和拥塞避免算法的实现图解 Flash乘法减小(multiplicative decrease) q“乘法减小“是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞），就把慢开始门限值 ssthresh 设置为当前的拥塞窗口值乘以 0.5。q当网络频繁出现拥塞时，ssthresh 值就下降得很快，以大大减少注入到网络中的分组数。 加法增大(additive increase) q“加法增大”是指执行拥塞避免算法后，当收到对所有报文段的确认就将拥塞窗口 cwnd增加一个 MSS 大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。 慢开始和拥塞避免算法的说明 q“拥塞避免”并非指完全能够避免了拥塞。利用以上的措施要完全避免网络拥塞还是不可能的。q“拥塞避免”是说在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为按线性规律增长，使网络比较不容易出现拥塞。 3. 快重传和快恢复q 快重传算法规定，接收方每收到一个失序的报文段就立即发出重复确认，而不要等到自己发送数据时才稍带确认，这样可以使发送方及早知道某一报文段没有到达接收方。q发送端只要一连收到三个重复的 ACK 即可断定有分组丢失了，就应立即重传丢失的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。q 不难看出，快重传并非取消重传计时器，而是在某些情况下可更早地重传丢失的报文段，由于发送方尽早重传未被确认的报文段，采用快重传后可以使整个网络的吞吐量提高约20%。 快重传举例主机 AB 确认 M1 和 M2A 发送 M1 和 M2A 收到了三个重复的确认 ACK3，就立即重传 M3，而不必等待超时重传。A 发送 M3 但丢失了A 发送 M4A 发送 M5B 发送第二个重复确认 ACK3A 发送 M6M1, M2ACK2, ACK3M4主机 BM3丢失！ACK3M5ACK3M6ACK3M3B 发送第三个重复确认 ACK3B 只能再次确认 M2(因为 M3 没有收到）快恢复算法 (1) 当发送端连续收到三个重复的 ACK 时，进行快重传的同时，还执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh减半，以此预防网络发送拥塞。(2) 由于发送方现在认为网络很可能没有发生拥塞(否则不可能连续收到三个ACK)，因此接下去不执行慢开始算法(cwnd不置为1)，而是把cwnd设置为慢开始门限ssthresh减半后的数值，然后开始执行拥塞避免算法，即每经一个传输轮次拥塞窗口cwnd只加1，按线性规律增长(注:也有的快重传此时设置cwnd为 ssthresh + 3 MSS)。(3) 在采用快重传快恢复算法后，慢开始算法只是在TCP连接建立时和网络出现超时的时候才使用。采用快开始和快恢复算法后，使得采用快开始和快恢复算法后，使得TCP的性能有明显改进。的性能有明显改进。24目前使用广泛的TCP Reno版本( (除了连接建立及发送超时执行慢开始外，除了连接建立及发送超时执行慢开始外，在连续收到三个重复的连续收到三个重复的ACKACK后还进行快重传、快恢复后还进行快重传、快恢复) )2468101214161820220048121620传输轮次拥塞窗口 cwnd收到 3 个重复的确认执行快重传算法慢开始“乘法减小”拥塞避免“加法增大”TCP Reno版本TCP Tahoe 版本(已废弃不用）ssthresh 的初始值拥塞避免“加法增大”新的 ssthresh 值慢开始快恢复5.4.5 TCP 的重传机制q重传机制是 TCP 中最重要和最复杂的问题之一。qTCP 每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。只要计时器设置的重传时间到但还没有收到确认，就要重传这一报文段。报文丢失重传确认丢失重传往返时延的方差很大q 由于 TCP 的下层是一个互连网环境，IP 数据报所选择的路由变化很大。因而运输层的往返时延的方差也很大。时间时间数据链路层数据链路层运输层运输层T T1 1T T2 2T T3 3往返时延的往返时延的概率分布概率分布往返时延的自适应算法 q记录每一个报文段发出的时间，以及收到相应的确认报文段的时间。这两个时间之差就是报文段的往返时延。 q将各个报文段的往返时延样本加权平均，就得出报文段的平均往返时延 RTT。q每测量到一个新的往返时延样本，就按下式重新计算一次加权平均往返时延 RTTs：q 在上式中，0 1。 新的加权平均往返时延新的加权平均往返时延RTTs (1 ) (旧的旧的RTTs) (新的新的RTT样本样本) (7-2)参数 的选择q 若 很接近于 0，表示新算出的平均往返时延 RTT 和原来的值相比变化不大，而新的往返时延样本的影响不大(RTT 值更新较慢)。q 若选择 接近于1，则表示加权计算的平均往返时延 RTT 受新的往返时延样本的影响较大(RTT 值更新较快)。q 典型的 值为 1/8。 超时重传时间 RTO (Retransmission Time-Out) q计时器的 RTO 应略大于上面得出的 RTT，为：q这里 ,RTTD 为 RTT 的偏差的加权平均值，它与RTTs和新的RTT样本之差有关。RFC 2988 建议如下计算：q 是个小于 1 的系数，推荐值为1/4，即0.25。RTO RTT + 4 * RTTD (7-3)新新RTTD (1 - ) * 旧旧RTTD + * |RTTs 新新RTT样本样本| (7-4)往返时间的测量相当复杂 qTCP 报文段 1 没有收到确认。重传（即报文段 2）后，收到了确认报文段 ACK。q如何判定此确认报文段是对原来的报文段 1 的确认，还是对重传的报文段 2 的确认？ 往返时延 RTT ?发送一个TCP 报文段超时重传TCP 报文段收到 ACK时间12往返时延 RTT ?是对哪一个报文段的确认？Karn 算法 q在计算平均往返时延 RTT 时，只要报文段重传了，就不采用其往返时延样本。q这样得出的平均往返时延 RTT 和重传时间就较准确。 修正的 Karn 算法 q报文段每重传一次，就将重传时间增大一些：q系数 的典型值是2 。q当不再发生报文段的重传时，才根据报文段的往返时延更新平均往返时延 RTT 和重传时间RTO的数值。q实践证明，这种策略较为合理。 新的重传时间新的重传时间 (旧的重传时间旧的重传时间) (7-4)5.4.6 TCP 的传输连接管理q传输连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。传输连接的管理就是使传输连接的建立和释放都能正常地进行。q连接建立过程中要解决以下三个问题：要使每一方能够确知对方的存在。要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。能够对传输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配。 1. 1. 传输连接的三个阶段传输连接的三个阶段传输连接的三个阶段传输连接的三个阶段客户服务器方式 qTCP 的连接和建立都是采用客户服务器方式。q主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)。q被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。 用三次握手建立 TCP 连接 SYN, SEQ = x主机 BSYN, ACK, SEQ = y, ACK= x 1ACK, SEQ = x + 1, ACK = y 1被动打开主动打开确认确认主机 A连接请求连接成功！连接成功！建立 TCP 连接qA 的 TCP 实体向 B的 TCP 实体发出连接请求报文段，其首部中的同步比特 SYN 应置为 1，并选择一个随机序号 x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。qB 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。qB 在确认报文段中应将 SYN 置为 1，ACK置为1，其确认号应为 x 1，同时也为自己选择随机序号 y。qA 收到此报文段后，向 B 给出确认， ACK置为1，其确认号应为 y 1。qA 的 TCP实体通知上层应用进程，连接已经建立。q当运行服务器进程的主机 B 的 TCP实体收到主机 A 的确认后，也通知其上层应用进程，连接已经建立。TCP 连接建立举例TCP 连接释放的过程 FIN, SEQ = xACK, SEQ = y, ACK= x 1ACK, SEQ = x + 1, ACK = y 1应用进程应用进程释放连接释放连接A 不再发送报文不再发送报文FIN, ACK, SEQ = y, ACK = x + 1主机 B主机 A通知主机通知主机应用进程应用进程应用进程应用进程释放连接释放连接B 不再发送报文不再发送报文确认确认确认至此，整个连接已经全部释放。至此，整个连接已经全部释放。从从 A 到到 B 的连接就释放了，连接的连接就释放了，连接处于处于半关闭半关闭状态。相当于状态。相当于 A 向向 B 说：说：“我已经没有数据要发送了。我已经没有数据要发送了。但你如果还发送数据，我仍接收。但你如果还发送数据，我仍接收。” TCP 连接释放举例5.4.8 TCP 的有限状态机q为了管理因特网，在网络管理中心设有管理信息库 MIB (Management Information Base)。q管理信息库存放着各主机的 TCP 连接表。qTCP 连接表对每个连接都登记了其连接信息。除本地和远地的 IP 地址和端口号外，还要记录每一个连接所处的状态。 远地端口连接状态 本地 IP 地址本地端口远地 IP 地址连接连接1 1连接连接2 2连接连接n n.TCP的有限状态机 CLOSEDESTABLISHEDLISTENCLOSE_WAITFIN_WAIT_1SYN_RCVDFIN_WAIT_2CLOSINGTIMED_WAITSYN_SENTLAST_ACK主动打开被动打开被动关闭主动关闭起点被动打开主动打开 发送 SYN同时打开收到 SYN，发送 SYN, ACK收到 ACK数据传送 阶段 关闭发送 FIN 关闭发送 FIN 关闭发送 FIN收到 RST 收到 SYN发送 SYN, ACK 关闭或超时收到 ACK 收到 SYN, ACK发送 ACK收到 ACK收到 ACK收到 FIN发送 ACK收到 FIN, ACK 发送 ACK收到 FIN发送 ACK同时关闭收到 FIN发送 ACK发送 SYN关闭定时定时经过两倍最长报文段寿命后经过两倍最长报文段寿命后TCP 正常的连接建立和关闭 SYN, SEQ = x客户进程服务器进程LISTEN（被动打开）SYN_SENTESTABLISHEDFIN_WAIT_1FIN_WAIT_2LAST_ACKTIMED_WAITCLOSED（全双工数据传送阶段）SYN, ACK, SEQ = y, ACK = x + 1ACK, SEQ = x + 1, ACK = y + 1FIN, SEQ = uACK, SEQ = v, ACK = u + 1FIN, ACK, SEQ = w, ACK = u + 1ACK, SEQ = u + 1, ACK = w + 1CLOSEDCLOSE_WAITSYN_RCVDESTABLISHED.CLOSED定时到ESTABLISHEDESTABLISHED.(主动关闭)( 被动关闭)(主动打开)（反方向此时可能还有数据在传送）（正方向数据传送结束）状态：状态：交互：