TCP協議的部分講解課程

TCP協議的部分解析
  說明： 1).本文以TCP的發展歷程解析容易引起混淆，誤會的方方面面 2).本文不會貼大量的源碼，大多數是以文字形式描述，我相信文字看起來是要比代碼更輕松的 3).針對對象：對TCP已經有了全面了解的人。因為本文不會解析TCP頭裡面的每一個字段或者3次握手的細節，也不會解釋慢啟動和快速重傳的定義 4).除了《TCP/IP詳解》(卷一，卷二)以及《Unix網絡編程》以及Linux源代碼之外，絡更好的資源是RFC  5).本文給出一個提綱，如果想了解細節，請直接查閱RFC   6).翻來覆去，終於找到了這篇備忘，本文基於這篇備忘文檔修改。   1.網絡協議設計 ISO提出了OSI分層網絡模型，這種分層模型是理論上的，TCP/IP最終實現了一個分層的協議模型，每一個層次對應一組網絡協議完成一組特定的功能，該組網絡協議被其下的層次復用和解復用。這就是分層模型的本質，最終所有的邏輯被編碼到線纜或者電磁波。      分層模型是很好理解的，然而對於每一層的協議設計卻不是那麼容易。TCP/IP的漂亮之處在於：協議越往上層越復雜。我們把網絡定義為互相連接在一起的設備，網絡的本質作用還是“端到端”的通信，然而希望互相通信的設備並不一定要“直接”連接在一起，因此必然需要一些中間的設備負責轉發數據，因此就把連接這些中間設備的線纜上跑的協議定義為鏈路層協議，實際上所謂鏈路其實就是始發與一個設備，通過一根線，終止於另一個設備。我們把一條鏈路稱為“一跳”。因此一個端到端的網絡包含了“很多跳”。 2.TCP和IP協議 終止於IP協議，我們已經可以完成一個端到端的通信，為何還需要TCP協議？這是一個問題，理解了這個問題，我們就能理解TCP協議為何成了現在這個樣子，為何如此“復雜”，為何又如此簡單。      正如其名字所展示的那樣，TCP的作用是傳輸控制，也就是控制端到端的傳輸，那為何這種控制不在IP協議中實現的。答案很簡單，那就是這會增加IP協議的復雜性，而IP協議需要的就是簡單。這是什麼原因造成的呢？      首先我們認識一下為何IP協議是沙漏的細腰部分。它的下層是繁多的鏈路層協議，這些鏈路提供了相互截然不同且相差很遠的語義，為了互聯這些異構的網絡，我們需要一個網絡層協議起碼要提供一些適配的功能，另外它必然不能提供太多的“保證性服務”，因為上層的保證性依賴下層的約束性更強的保證性，你永遠無法在一個100M吞吐量的鏈路之上實現的IP協議保證1000M的吞吐量...      IP協議設計為分組轉發協議，每一跳都要經過一個中間節點，路由的設計是TCP/IP網絡的另一大創舉，這樣，IP協議就無需方向性，路由信息和協議本身不再強關聯，它們僅僅通過IP地址來關聯，因此，IP協議更加簡單。路由器作為中間節點也不能太復雜，這涉及到成本問題，因此路由器只負責選路以及轉發數據包。      因此傳輸控制協議必然需要在端點實現。在我們詳談TCP協議之前，首先要看一下它不能做什麼，由於IP協議不提供保證，TCP也不能提供依賴於IP下層鏈路的這種保證，比如帶寬，比如時延，這些都是鏈路層決定的，既然IP協議無法修補，TCP也不能，然而它卻能修正始於IP層的一些“不可保證性質”，這些性質包括IP層的不可靠，IP層的不按順序，IP層的無方向/無連接。