传输控制协议介绍

封面图 • 2026-01-07 • 互联网

传输控制协议（**Transmission Control Protocol，简称 TCP**）是互联网协议套件（TCP/IP）中的一个核心协议，主要负责在不可靠的网络上传输数据，确保数据的**可靠、有序和无差错**地到达目标主机。

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## 一、TCP 的基本特点

1. **面向连接**  
   在数据传输之前，通信双方需要通过“三次握手”建立连接，传输结束后再通过“四次挥手”断开连接。

2. **可靠传输**  
   TCP 使用确认机制、超时重传、流量控制等手段确保数据正确送达。如果数据包丢失或损坏，会自动重传。

3. **流量控制**  
   通过滑动窗口机制，控制发送方发送的数据量，防止接收方来不及处理。

4. **拥塞控制**  
   当网络出现拥塞时，TCP 会调整发送速率，避免进一步加重网络负担。

5. **全双工通信**  
   数据可以同时在两个方向上进行传输。

6. **面向字节流**  
   TCP 将数据视为连续的字节流，不保留消息边界，因此应用层需要自己处理消息的分界。

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## 二、TCP 的工作原理

### 1. 三次握手（建立连接）

- **第一次握手**：客户端发送 SYN 报文（同步标志），请求建立连接。
- **第二次握手**：服务器响应 SYN-ACK 报文（同步-确认标志），表示同意连接。
- **第三次握手**：客户端发送 ACK 报文，连接建立完成。

### 2. 数据传输

- 建立连接后，双方通过 TCP 报文段进行数据交换。
- 每个报文段包含序列号（Sequence Number）和确认号（Acknowledgment Number），用于保证数据的顺序和可靠性。

### 3. 四次挥手（断开连接）

- **第一次挥手**：客户端发送 FIN 报文，表示不再发送数据。
- **第二次挥手**：服务器发送 ACK 报文，确认收到 FIN。
- **第三次挥手**：服务器发送 FIN 报文，表示也不再发送数据。
- **第四次挥手**：客户端发送 ACK 报文，连接关闭。

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## 三、TCP 报文格式

TCP 报文头包含以下字段：

| 字段 | 长度 | 说明 |
|------|------|------|
| 源端口 | 2字节 | 发送方的端口号 |
| 目的端口 | 2字节 | 接收方的端口号 |
| 序列号 | 4字节 | 当前报文段的第一个字节的序号 |
| 确认号 | 4字节 | 下一个期望接收到的字节序号 |
| 数据偏移 | 4位 | 报文头长度（以4字节为单位） |
| 保留 | 6位 | 保留字段，目前为0 |
| 控制位（Flags） | 6位 | 包括 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN 等 |
| 窗口大小 | 2字节 | 接收方当前可接收的数据量 |
| 校验和 | 2字节 | 用于校验数据是否出错 |
| 紧急指针 | 2字节 | 仅当 URG 标志置1时有效 |
| 选项 | 可变 | 如最大报文段长度（MSS）、窗口缩放等 |

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## 四、TCP 的应用场景

TCP 广泛应用于需要**可靠传输**的场景，例如：

- Web 浏览（HTTP/HTTPS）
- 电子邮件（SMTP、POP、IMAP）
- 文件传输（FTP）
- 远程登录（Telnet、SSH）
- 数据库连接

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## 五、TCP 与 UDP 的区别

| 特性 | TCP | UDP |
|------|-----|-----|
| 是否面向连接 | 是 | 否 |
| 可靠性 | 高（有确认、重传机制） | 低（无确认、无重传） |
| 传输速度 | 较慢（因确认机制） | 快（无确认机制） |
| 数据顺序 | 保证 | 不保证 |
| 是否支持广播/组播 | 否 | 是 |
| 适用场景 | 需要可靠传输的场景 | 实时性要求高、允许少量丢包的场景（如视频、语音） |

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## 六、总结

TCP 是 Internet 上最重要的协议之一，它通过复杂的机制确保数据在网络中可靠、有序地传输。虽然它比 UDP 更复杂、更慢，但在大多数需要稳定通信的场景中，TCP 是首选协议。

如果你对 TCP 的某个具体方面（如三次握手、拥塞控制、滑动窗口等）感兴趣，我可以进一步详细讲解。