TCP连接包括三个状态

TCP连接包括三个状态：连接创建、数据传送和连接终止。

通路的创建

TCP用三路握手（three-way handshake）过程创建一个连接。在连接创建过程中，很多参数要被初始化，例如序号被初始化以保证按序传输和连接的强壮性。

一对终端同时初始化一个它们之间的连接是可能的。但通常是由一端打开一个接口(socket)然后监听来自另一方的连接，这就是通常所指的被动打开(passive open)。服务器端被被动打开以后，用户端就能开始创建主动打开(active open)。

1. 客户端通过向服务器端发送一个SYN来创建一个主动打开，作为三路握手的一部分。

2. 服务器端应当为一个合法的SYN回送一个SYN/ACK。

3. 最后，客户端再发送一个ACK。这样就完成了三路握手，并进入了连接创建状态。

数据传输

在TCP的数据传送状态，很多重要的机制保证了TCP的可靠性和强壮性。它们包括：使用序号，对收到的TCP报文段进行排序以及检测重复的数据；使用校验和来检测报文段的错误；使用确认和计时器来检测和纠正丢包或延时。

串行号和确认

在TCP的连接创建状态，两个主机的TCP层间要交换初始序号 (ISN:initial sequence number)。这些序号用于标识字节流中的数据，并且还是对应用层的数据字节进行记数的整数。通常在每个TCP报文段中都有一对序号和确认号。TCP报文发送者认为自己的字节编号为序号，而认为接收者的字节编号为确认号。TCP报文的接收者为了确保可靠性，在接收到一定数量的连续字节流后才发送确认。这是对TCP的一种扩展，通常称为选择确认（Selective Acknowledgement）。选择确认使得TCP接收者可以对乱序到达的数据块进行确认。每一个字节传输过后，ISN号都会递增1。

通过使用序号和确认号，TCP层可以把收到的报文段中的字节按正确的顺序交付给应用层。序号是32位的无符号数，在它增大到232-1时，便会回绕到0。对于ISN的选择是TCP中关键的一个操作，它可以确保强壮性和安全性。

数据传输举例

TCP数据传输

1. 发送方首先发送第一个包含串行号为1（可变化）和1460字节数据的TCP报文段给接收方。接收方以一个没有数据的TCP报文段来回复（只含报头），用确认号1461来表示已完全收到并请求下一个报文段。

2. 发送方然后发送第二个包含串行号为1461和1460字节数据的TCP报文段给接收方。正常情况下，接收方以一个没有数据的TCP报文段来回复，用确认号2921(1461+1460)来表示已完全收到并请求下一个报文段。发送接收这样继续下去。

3. 然而当这些数据包都是相连的情况下，接收方没有必要每一次都回应。比如，他收到第1到5条TCP报文段，只需回应第五条就行了。在例子中第3条TCP报文段被丢失了，所以尽管他收到了第4和5条，然而他只能回应第2条。

4. 发送方在发送了第三条以后，没能收到回应，因此当时钟（timer）过时（expire）时，他重发第三条。（每次发送者发送一条TCP报文段后，都会重启动一次时钟:RTT）。

5. 这次第三条被成功接收，接收方可以直接确认第5条，因为4，5两条已收到。

校验和

TCP的16位的校验和(checksum)的计算和检验过程如下：发送者将TCP报文段的头部和数据部分的和计算出来，再对其求反码(一的补数)，就得到了校验和，然后将结果装入报文中传输。（这里用反码和的原因是这种方法的循环进位使校验和可以在16位、32位、位等情况下的计算结果再叠加后相同）接收者在收到报文后再按相同的算法计算一次校验和。这里使用的反码使得接收者不用再将校验和字段保存起来后清零，而可以直接将报文段连同校验加总。如果计算结果是全部为一，那么就表示了报文的完整性和正确性。

注意：TCP校验和也包括了96位的伪头部，其中有源地址、目的地址、协议以及TCP的长度。这可以避免报文被错误地路由。

按现在的标准，TCP的校验和是一个比较脆弱的校验。出错概率高的数据链路层需要更高的能力来探测和纠正连接错误。TCP如果是在今天设计的，它很可能有一个32位的CRC校验来纠错，而不是使用校验和。但是通过在第二层使用通常的CRC或更完全一点的校验可以部分地弥补这种脆弱的校验。第二层是在TCP层和IP层之下的，比如PPP或

以太网，它们使用了这些校验。但是这也并不意味着TCP的16位校验和是冗余的，对于因特网传输的观察，表明在受CRC保护的各跳之间，软件和硬件的错误通常也会在报文中引入错误，而端到端的TCP校验能够捕捉到很多的这种错误。这就是应用中的端到端原则。

流量控制和阻塞管理

流量控制用来避免主机分组发送得过快而使接收方来不及完全收下。

另见拥塞控制。

TCP数据传输不同于UDP之处

▪ 有序数据传输

▪ 重发丢失的分组

▪ 舍弃重复的分组

▪ 无错误数据传输

▪ 阻塞/流量控制

▪ 面向连接（确认有创建三方交握，连接已创建才作传输。）

通路的终结

TCP连接的正常终止

连接终止使用了四路握手过程（four-way handshake），在这个过程中每个终端的连接都能地被终止。因此，一个典型的拆接过程需要每个终端都提供一对FIN和ACK。