深入理解TCP协议（网络基础十：TCP报文格式、标志位与连接管理）

• 源端口/目的端口：各16位，标识发送和接收进程。
• 序列号（32位）：用于数据分段和重组，确保顺序。
• 确认号（32位）：期望收到对方下一个报文段的序列号，用于确认。
• 数据偏移（4位）：TCP首部长度，单位是32位字。
• 保留（6位）：保留将来使用，目前为0。
• 标志位（6位）：每个标志位1比特，含义如下：
  • URG：紧急指针有效，通知系统尽快处理。
  • ACK：确认号有效，建立连接后所有报文段ACK=1。
  • PSH：接收方应尽快将数据交给应用层，不等待缓冲区满。
  • RST：复位连接，用于异常关闭或拒绝连接。
  • SYN：同步序列号，用于建立连接时的握手。
  • FIN：发送方完成发送，用于释放连接。
• 窗口（16位）：流量控制，表示接收方剩余缓冲区大小。
• 校验和（16位）：覆盖首部和数据，验证完整性。
• 紧急指针（16位）：当URG=1时，指出紧急数据末尾位置。
• 选项：如MSS、时间戳等，用于扩展功能。

三、超时重传机制

TCP通过超时重传保证数据可靠到达。发送方为每个报文段设置计时器，若在超时时间内未收到ACK，则重传该报文段。超时时间根据RTT动态计算（如Jacobson算法）。此外，还有快速重传机制，当收到三个重复ACK时立即重传，避免等待超时。

四、三次握手（建立连接）

三次握手用于建立TCP连接，确保双方同步序列号和协商参数。过程如下：

1. 第一次握手：客户端发送SYN=1，随机序列号seq=x，进入SYN-SENT状态。
2. 第二次握手：服务器收到，回复SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，自己的序列号seq=y，进入SYN-RCVD状态。
3. 第三次握手：客户端发送ACK=1，确认号ack=y+1，序列号seq=x+1，进入ESTABLISHED状态；服务器收到后也进入ESTABLISHED。

通过三次握手，双方确认收发能力正常，连接建立。

五、四次挥手（释放连接）

四次挥手用于终止TCP连接，因为TCP全双工，双方需分别关闭。过程如下：

1. 第一次挥手：主动关闭方（如客户端）发送FIN=1，序列号seq=u，进入FIN-WAIT-1状态。
2. 第二次挥手：被动关闭方收到FIN，回复ACK=1，确认号ack=u+1，序列号seq=v，进入CLOSE-WAIT状态；主动方收到后进入FIN-WAIT-2。
3. 第三次挥手：被动方数据发送完毕，发送FIN=1，ACK=1，序列号seq=w，确认号ack=u+1，进入LAST-ACK状态。
4. 第四次挥手：主动方收到FIN，回复ACK=1，确认号ack=w+1，序列号seq=u+1，进入TIME-WAIT状态；等待2MSL后关闭；被动方收到ACK后关闭。

四次挥手确保双方数据完整传输，连接资源被释放。

总结

本文介绍了TCP协议的核心机制，包括报文格式、标志位（SYN、ACK、FIN、RST、PSH、URG）、超时重传以及连接管理中的三次握手和四次挥手。理解这些基础是深入学习网络编程和故障排查的关键。

—— 网络基础系列第十篇，更多内容敬请期待。