TCP學習筆記

ARQ

在傳輸層以下的底層通道可能會造成封包位元錯誤(由於封包傳輸,傳播,暫存在網路中的實體元件)的時候，我們可以和接電話一樣想像如何確保資訊正確：

使用肯定/否定確認(Positive Acknowledge),以此建立具重送機制的自動重複請求(Automatic Repeat Request, ARQ)協定。

因為這種機制的關係，ARQ協定需要三種額外的功能：

1.錯誤偵測：檢查位元錯誤(ex:UDP checksum欄位)。
2.接收端回饋：ACK, NAK，通常僅需要一個位元(ex: 0 for NAK, 1 for ACK)。
3.重送：經過以上的偵測後如果有問題，就要有重送的功能。

可靠連線

序號(sequence number)欄位可以用來編號封包，除了可以解決ACK/NAK封包可能損毀的問題，也讓協定的接收端可以確定封包是否為重送。

接收端送出重複的ACK(duplicate ACK)可以用來代替送出NAK，讓傳送端知道該ACK標註的封包序號之後的封包並未被接收到(P3-26, rdt2.2)。

計時器可以處理封包的逾時並重送。主要觸發條件可能是封包遺失，也可能是傳輸延遲過長。

TCP連線

連線狀態存在於終端系統上，而不會在中介網路元件(路由器, L2 switch..)上。
這種連線是一種點到點(point-to-point)的全雙工服務(full-duplex service)。

TCP連線管理

假設用戶端應用程式行程想跟伺服端上的某筆行程建立連線，以下為步驟：

1. 用戶端TCP會先傳送一筆不含應用層資料的TCP區段，其SYN bit會被設為1，因此這種特殊區段又被稱作SYN區段。同時用戶端會隨機選擇一個初始序號(client_isn)並放入SYN區段的序號欄位。
2. 當包含此區段的IP資料報抵達伺服端主機，伺服端就會取出SYN區段，配置TCP緩衝區與變數給這筆連線，然後送出一筆也不包含應用層資料的SYNACK區段，其標頭有3項重要資訊：
   
   
   • SYN bit被設為1
   • 確認欄位被設為client_isn+1
   • 序號欄位會設為伺服端自己的初始序號(server_isn)
   • 其意義為：「我已經收到要求開啟連線的SYN封包，其序號為client_isn。我同意建立此連線，並且決定我的初始序號為server_isn。
3.  當用戶端收到SYNACK封包，也會配置TCP緩衝區與變數，並送出具以下標頭的確認區段：

• SYN bit被設為0(因為連線已經建立)
• 確認欄位被設為server_isn+1
• 在此區段中可能就會有給伺服端的資料

在以上三步驟完成之後，未來所有的區段的SYN bit都會設為0。由於會互相傳送三份封包來建立連線，此程序又被稱為三向交握(three-way handshake)。