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傳輸控制協議(TCP，Transmission Control Protocol)是為了在不可靠的互聯網絡上提供可靠的端到端字節流而專門設計的一個傳輸協議。 [2] 互聯網絡與單個網絡有很大的不同，因為互聯網絡的不同部分可能有截然不同的拓撲結構、帶寬、延遲、數據包大小和其他參數。TCP的設計目標是能夠動態地適應互聯網絡的這些特性，而且具備面對各種故障時的健壯性。 [2] 不同主機的應用層之間經常需要可靠的、像管道一樣的連接，但是IP層不提供這樣的流機制，而是提供不可靠的包交換。 [3] 應用層向TCP層發送用于網間傳輸的、用8位字節表示的數據流，然后TCP把數據流分區成適當長度的報文段(通常受該計算機連接的網絡的數據鏈路層的最大傳輸單元(MTU)的限制)。之后TCP把結果包傳給IP層，由它來通過網絡將包傳送給接收端實體的TCP層。TCP為了保證不發生丟包，就給每個包一個序號，同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然后接收端實體對已成功收到的包發回一個相應的確認(ACK);如果發送端實體在合理的往返時延(RTT)內未收到確認，那么對應的數據包就被假設為已丟失將會被進行重傳。TCP用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤;在發送和接收時都要計算校驗和。

每臺支持TCP的機器都有一個TCP傳輸實體。TCP實體可以是一個庫過程、一個用戶進程，或者內核的一部分。在所有這些情形下，它管理TCP流，以及與IP層之間的接口。TCP傳輸實體接受本地進程的用戶數據流，將它們分割成不超過64KB(實際上去掉IP和TCP頭，通常不超過1460數據字節)的分段，每個分段以單獨的IP數據報形式發送。當包含TCP數據的數據報到達一臺機器時，它們被遞交給TCP傳輸實體，TCP傳輸實體重構出原始的字節流。為簡化起見，我們有時候僅僅用“TCP”來代表TCP傳輸實體(一段軟件)或者TCP協議(一組規則)。根據上下文語義你應該能很消楚地推斷出其實際含義。例如，在“用戶將數據交給TCP”這句話中，很顯然這里指的是TCP傳輸實體。 [2] IP層并不保證數據報一定被正確地遞交到接收方，也不指示數據報的發送速度有多快。正是TCP負責既要足夠快地發送數據報，以便使用網絡容量，但又不能引起網絡擁塞：而且，TCP超時后，要重傳沒有遞交的數據報。即使被正確遞交的數據報，也可能存在錯序的問題，這也是TCP的責任，它必須把接收到的數據報重新裝配成正確的順序。簡而言之，TCP必須提供可靠性的良好性能，這正是大多數用戶所期望的而IP又沒有提供的功能。

當應用層向TCP層發送用于網間傳輸的、用8位字節表示的數據流，TCP則把數據流分割成適當長度的報文段，最大傳輸段大小(MSS)通常受該計算機連接的網絡的數據鏈路層的最大傳送單元(MTU)限制。之后TCP把數據包傳給IP層，由它來通過網絡將包傳送給接收端實體的TCP層。 [3] TCP為了保證報文傳輸的可靠，就給每個包一個序號，同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然后接收端實體對已成功收到的字節發回一個相應的確認(ACK);如果發送端實體在合理的往返時延(RTT)內未收到確認，那么對應的數據(假設丟失了)將會被重傳。

在數據正確性與合法性上，TCP用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤，在發送和接收時都要計算校驗和;同時可以使用md5認證對數據進行加密。

在保證可靠性上，采用超時重傳和捎帶確認機制。

在流量控制上，采用滑動窗口協議，協議中規定，對于窗口內未經確認的分組需要重傳。

在擁塞控制上，采用廣受好評的TCP擁塞控制算法(也稱AIMD算法)。該算法主要包括四個主要部分：(1)慢啟動每當建立一個TCP連接時或一個TCP連接發生超時重傳后，該連接便進入慢啟動階段。進入慢啟動后，TCP實體將擁塞窗口的大小初始化為一個報文段，即：cwnd=1。此后，每收到一個報文段的確認(ACK)，cwnd值加1，即擁塞窗口按指數增加。當cwnd值超過慢啟動闡值(ssthresh)或發生報文段丟失重傳時，慢啟動階段結束。前者進入擁塞避免階段，后者重新進入慢啟動階段。(2)擁塞避免在慢啟階段，當cwnd值超過慢啟動闡值(ssthresh)后，慢啟動過程結束，TCP連接進入擁塞避免階段。在擁塞避免階段，每一次發送的cwnd個報文段被完全確認后，才將cwnd值加1。在此階段，cwnd值線性增加。(3)快速重傳快速重傳是對超時重傳的改進。當源端收到對同一個報文的三個重復確認時，就確定一個報文段已經丟失，因此立刻重傳丟失的報文段，而不必等到重傳定時器(RTO)超時。以此減少不必要的等待時間。(4)快速恢復快速恢復是對丟失恢復機制的改進。在快速重傳之后，不經過慢啟動過程而直接進入擁塞避免階段。每當快速重傳后，置ssthresh=cwnd/2、ewnd=ssthresh+3。此后，每收到一個重復確認，將cwnd值加1，直至收到對丟失報文段和其后若干報文段的累積確認后，置cwnd=ssthresh，進入擁塞避免階段。