TCP 随笔

本文章记录TCP的一些杂七杂八的知识点，比较零碎。

1. ICMP 可用于发现链路上的最小 MTU

2. 一条 sock 连接有五元组(Proto, SourceIp, DestIp, SourcePort, DestPort) 组成，任意一个改变都是可以是一个新的连接。
   比如两台机器都有 2个IP，2个端口，用于TCP连接。那么他们之间可以创建 (2222)2 = 32 个 TCP 连接。

3. 传输层协议除了TCP 还有 UDP/SCTP/DCTP

4. TCP中的序号 是字节流编号，而不是报文的序号。比如第一个报文序号是0，然后该报文有300个字节的数据，那么第二个报文的序号就该是300

5. 确认号表示期望收到的下一个报文的第一个字节编号是多少，比如面收到第一个报文之后，确认号就回设置为300，表示接下来希望收到第一个字节编号为300的报文

6. TCP的第一个序号通常假设为0， 但实际上可以随机的选择初始序号

7. 如果发送端收到同一个序号的重复确认3次（冗余ACK）即可认为序号之后的报文已经丢失，可以进行快速重传

8. TCP 接受方重传的时候可以跳过那些已被选择确认的报文，需要接收方支持选择确认。（SACK，在TCP首部的 options 字段里）

9. TCP 接受方会维护一个 LastByteRead, 用户层已读取的最后一个字节的编号; LastByteRecv, 放入到缓存区的最后一个字节的编号。还有一个缓存区大小RecvBuffer。滑动窗口大小，就是缓存区大小（Buffer）减去已缓存的大小(Recv-Read)

10. TCP 发送方会维护一个 LatByteSent, 已发送的序号； LastByteAcked, 已被确认的序号。Sent-Acked 需要小于滑动窗口的大小。来保证接口方的缓存区不会被溢出。

11. 如果接收方缓存区满了之后，窗口会设置为0；之后发送方会发送只有一个字节的报文段，用来 “轮询” 窗口更新。

12. TCP第三次握手确认的时候可以携带一些数据。

13. 现在的主流操作系统都支持syn-cookie，在第三次握手之前，服务器并不维护客户端的信息， 可以有效的防御syn-flood攻击。

14. MSS 最大报文段长度，避免物理层分片，通常比MTU小一点。（在options里协商）

15. RTT 连接往返时间，即发出后到收到ACK的时间。

16. 拥塞控制

    1. 慢启动，刚开始以一个MSS的值传输，后面2个，4个，成指数增长。直到发生拥塞，把此时窗口值的1/2，叫做慢启动阈值。
    2. 发生拥塞的时候，重新从1个MSS开始增加，直到增加到慢启动阈值, 之后不再指数增加，而是一个MSS一个MSS的增加。这个过程叫拥塞避免。
    3. 快速恢复，收到3次冗余ACK的时候，窗口不再从1个MSS开始，而是从慢启动阈值+3开始，然后开始重传。

17. TCP 字段

     0                   1                   2                   3   
     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |          Source Port          |       Destination Port        |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                        Sequence Number                        |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                    Acknowledgment Number                      |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
    | Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
    |       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |           Checksum            |         Urgent Pointer        |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                    Options                    |    Padding    |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                             data                              |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

    在RFC 3168 中 TCP 的 reserved 位置又使用了两位(CWE, ECE 用于处理拥塞控制和显式拥塞通知)

     0                   1                   2                   3   
     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |  Data |       |C|E|U|A|P|R|S|F|                               |
    | Offset|Reser. |W|C|R|C|S|S|Y|I|            Window             |
    |       |       |R|E|G|K|H|T|N|N|                               |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

18. TCP与网络编程

    1. 首先是服务端 bind，listen 初始化接受队列
    2. 客户端 connect 选择本地端口，发起 syn 握手请求，同时启动重传定时器
    3. 服务端 回应 syn ack， 将连接加入到半连接队列，启动重传定时器
    4. 客户端收到 ack，清除定时器，设置为已连接，发送ack
    5. 创建 sock 从半连接队列中取出放到全连接队列。
    6. accept 从全连接队列中取出 socket