一、TCP是如何利用IP的

• TCP如何将不可靠无连接转变成可靠有连接的
  • ①.数据分割：TCP将应用程序的传输数据分割成合适的数据块（报文段）
  • ②.定时器：每当TCP把消息发送出去后，就会建立一个timer定时器
  • ③.延迟确认：接收者接收到TCP发送过来的数据包后，并不是马上发送确认，而是有一个很短暂的延迟，然后向发送者发送延迟确认
  • ④.检验和：TCP会计算首部和数据的校验和，可以检测数据是否有错误
  • ⑤.流量控制：TCP的发送方和接受方都会固定分配一块足够的内存

二、TCP首部

• TCP传输
  • TCP如果没有选项：总字节数=20字节
  • Link的传输最小是46字节：IP20字节，TCP20字节，剩余6字节补0
  • TCP也是按照Big Endian格式传输的
• TCP首部含义
  • ①.第1个4字节
    • 0-15 -> Source port：自己的端口号
    • 16-31 -> Destination port：目标端口号
  • ②.第2个4字节：0-31 -> Sequence number —— 每发送一个包（数据分割的每个包）都会标记上Sequence number
  • ③.第3个4字节：0-31 -> Acknowledgment number —— 确认的作用
  • ④.第4个4字节
    • 0-3 -> Data offset：首部长度
    • 4-6 -> Reserved：扩展使用，实际没有用
    • 7 -> NS：暂时与编程无关；8 -> CWR：暂时与编程无关；9 -> ECE：暂时与编程无关
    • 10 -> URG：紧急指针标志位 —— =1的时候需要检查Urgent pointer的值
    • 11 -> ACK：确认，一般消息都会带上这个标记
    • 12 -> PSH：标志位收到消息的时候要尽快的把消息传递给应用层
    • 13 -> RST：重新建立连接
    • 14 -> SYN：要建立连接的时候会有这个标志
    • 15 -> FIN：结束的意思
    • 16-31 -> Windows Size：控制发送的字节（2字节，表示大小65535）
  • ⑤.第5个4字节
    • 0-15 -> Checksum：校验和
    • 16-31 -> Urgent pointer：紧急指针
  • ⑥.Options：额外信息 -> 会设置最长的报文大小mss -> 选项

三、TCP的状态变迁

1 - TCP的状态

• CLOSED(SC) -> 实际上这是一个不存在的状态，最开始的默认状态
• LISTEN(S) -> 服务器等着客户端来连接
• SYN-SENT© -> 客户端尝试来连接服务器
• SYN-RECEIVED -> 服务器确认首次连接
• ESTABLISHED(S C) -> 建立连接了，双方可以发送数据（常态）
• FIN-WAIT-1(S C) -> 等待对方关闭
• FIN-WAIT-2(S C) -> 等待对方关闭
• CLOSE-WAIT(S C) -> 等待自己应用程序关闭
• CLOSING(S C) -> 等待对方确认自己的关闭
• LAST-ACK(S C) -> 等待最后一次确认消息
• TIME-WAIT(S C) -> 等待对象收到自己的关闭消息（服务器慎用）
  

2 - TCP连接确认：三次握手

3 - TCP连接断开：四次挥手

4 - TCP数据相互传送

• 两种传输数据：交互式（较小的）、成块（较大的）
• Nagle算法：尽可能的让每次数据传输多传一些，比如现在只有1个字节要发送，会等待一会，比如又有2个字节要发送，这时候就一次性将3个字节一起发送（游戏开发一般关闭这个算法）
• Window size：接口窗口大小

四、TCP定时器

• 重传定时器：主要为了防⽌报⽂丢失或者阻塞。当A向B发送报⽂时，就会启动重传定时器，若在定时器到达之后，仍没有收到B的确认报⽂，则A会重新发送上次发送的报⽂。同时，令重传定时器复位。继续计时
• 坚持定时器（Persist）：当B向A发送了0窗⼝报⽂，B此时已经没有空间接受A发送的数据了，通知A停⽌发送；在A接收到B发送的0窗⼝报⽂后，就设⽴坚持定时器，当定时器到达后，A就向B发送⼀个探测报⽂。B收到探测报⽂后会给出A确认报⽂
• 保活定时器（KeepAlive）：在服务器端设置保活计时器，服务器每收到客户机的⼀次消息，就重置保活计时器，时间通常为2⼩时。若2个⼩时都没有收到客户机发来的消息，服务器就像客户机发送⼀个探测报⽂，以后每隔75分钟发送⼀次。若连续发送了10个探测报⽂后客户机仍⽆响应，则服务器就会认为客户机故障，并断开这次连接（建议不需要使用TCP的保活定时器，由应用程序来确认保活）
• 2MSL定时器（TIME_WAIT）：⽤于TCP“四次挥⼿”阶段。当客户端向服务器发送最后⼀次确认报⽂时，就设定⼀个时间等待及时器，等待2MSL时间后再结束连接（MSL：最长报⽂段寿命，⼤⼩为30s~2分钟。根据不同的应⽤有不同的设置）

五、Wireshark查看TCP连接与断开

• Wireshark：网络包探测软件，官网地址：https://www.wireshark.org/；下载：Download -> Windows Installer (64-bit)
• ping www.baidu.com：在CMD中使用命令ping www.baidu.com，查看百度的ip地址
  
• 使用Wireshark捕获包：捕获链接 —— 本地连接即可；捕获地址栏中输入 —— ip.addr == 14.215.177.38
  
• 打开浏览器访问百度地址www.baidu.com，然后关闭，最后查看Wireshark工具