第三章传输层第五节传输控制协议TCP

课程信息

课程名称： 计算机网络原理
授课教师： [教师姓名]
授课时间： [具体时间]
课时： 3学时

教学目标

知识目标

理解TCP协议的基本概念和特点
掌握TCP报文段的格式和字段含义
了解TCP连接建立和释放过程
掌握TCP的可靠传输机制
理解TCP的流量控制和拥塞控制

能力目标

能够分析TCP报文段的格式
能够理解TCP三次握手和四次挥手过程
能够进行简单的TCP编程
能够分析TCP性能问题

教学内容

一、TCP协议概述

1.1 什么是TCP

传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP） 是传输层的一个可靠协议，提供面向连接的、可靠的数据传输服务。

1.2 TCP在OSI模型中的位置

┌─────────────────────────────────────┐
│           应用层 (Application)      │  ← HTTP, FTP, SMTP, Telnet
├─────────────────────────────────────┤
│           表示层 (Presentation)     │
├─────────────────────────────────────┤
│           会话层 (Session)          │
├─────────────────────────────────────┤
│           传输层 (Transport)        │  ← TCP, UDP
├─────────────────────────────────────┤
│           网络层 (Network)          │  ← IP
├─────────────────────────────────────┤
│           数据链路层 (Data Link)     │
├─────────────────────────────────────┤
│           物理层 (Physical)         │
└─────────────────────────────────────┘

1.3 TCP的特点详解

特点	详细说明	影响
面向连接	数据传输前需要建立连接	保证可靠性，增加延迟
可靠传输	保证数据能够到达目的地	需要确认和重传机制
有状态	维护连接状态信息	服务器资源消耗较大
全双工	支持双向数据传输	提高通信效率
字节流	将数据看作字节流	需要应用层处理消息边界
流量控制	控制发送速率	防止接收方溢出
拥塞控制	检测和避免网络拥塞	提高网络利用率

五、TCP流量控制

5.1 滑动窗口机制

滑动窗口示意图：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│    发送方滑动窗口                                           │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │已发送并确认│已发送未确认│可发送│不可发送                 │ │
│  │  ┌─────┐   │  ┌─────┐   │┌───┐│ ┌─────────────────────┐ │ │
│  │  │1-100│   │  │101-200│ ││201││ │       301-400       │ │ │
│  │  │     │   │  │       │ ││300││ │                     │ │ │
│  │  └─────┘   │  └─────┘   │└───┘│ └─────────────────────┘ │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                           ↑                                  │
│                      发送窗口                                │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

接收方滑动窗口：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │已接收并确认│可接收│不可接收                             │ │
│  │  ┌─────┐   │┌───┐│ ┌─────────────────────────────────┐ │ │
│  │  │1-200│   ││201││ │           301-500               │ │ │
│  │  │     │   ││300││ │                                 │ │ │
│  │  └─────┘   │└───┘│ └─────────────────────────────────┘ │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                ↑                                             │
│           接收窗口                                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

5.2 窗口大小控制

窗口类型	说明	控制方式
发送窗口	发送方可以发送的数据量	由接收方通告窗口大小决定
接收窗口	接收方可以接收的数据量	由接收缓冲区大小决定
拥塞窗口	网络允许的最大发送量	由拥塞控制算法决定

5.3 窗口滑动过程

窗口滑动示例：
初始状态：
发送窗口: [101-200] 可发送: [201-300]
接收窗口: [201-300] 

步骤1: 发送数据201-250
发送窗口: [101-200][201-250] 可发送: [251-300]
接收窗口: [201-300] (等待数据)

步骤2: 收到ACK=201
发送窗口: [201-250] 可发送: [251-350] (窗口右移)
接收窗口: [251-350] (窗口右移)

步骤3: 收到ACK=251
发送窗口: [] 可发送: [251-400] (窗口继续右移)
接收窗口: [251-400]

5.4 零窗口问题

零窗口处理机制：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  1. 接收方缓冲区满，通告窗口大小为0                          │
│  2. 发送方停止发送数据                                      │
│  3. 发送方启动持续定时器                                    │
│  4. 定时器超时，发送窗口探测报文                            │
│  5. 接收方回复当前窗口大小                                  │
│  6. 如果窗口大小>0，恢复数据传输                            │
│  7. 如果窗口大小=0，重启持续定时器                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

5.5 糊涂窗口综合征

糊涂窗口综合征及解决方案：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  问题描述：                                                 │
│  • 接收方每次只能接收很少数据                               │
│  • 发送方每次只发送很少数据                                 │
│  • 导致网络效率低下                                         │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  接收方解决方案：                                           │
│  • 延迟确认：等待缓冲区有足够空间再通告                     │
│  • 最小窗口：只有窗口大小≥MSS时才通告非零窗口               │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  发送方解决方案：                                           │
│  • Nagle算法：延迟发送小数据包                              │
│  • 只有满足以下条件之一才发送：                             │
│    - 数据长度≥MSS                                           │
│    - 收到所有已发送数据的确认                               │
│    - 强制发送标志(PSH)                                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

六、TCP拥塞控制

6.1 拥塞控制概述

拥塞控制目标：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  • 防止网络拥塞                                             │
│  • 提高网络利用率                                           │
│  • 保证网络公平性                                           │
│  • 适应网络动态变化                                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

6.2 拥塞控制算法

算法阶段	说明	窗口变化	触发条件
慢启动	指数增长探测网络容量	cwnd × 2	连接开始或超时
拥塞避免	线性增长避免拥塞	cwnd + 1	cwnd ≥ ssthresh
快速重传	立即重传丢失数据	不变	收到3个重复ACK
快速恢复	快速恢复到拥塞避免	cwnd = ssthresh	快速重传后

6.3 慢启动算法

慢启动过程示意图：
时间 →
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ cwnd                                                        │
│   ↑                                 ●                       │
│ 16│                               ● │                       │
│   │                             ●   │                       │
│ 12│                           ●     │                       │
│   │                         ●       │                       │
│  8│                       ●         │                       │
│   │                     ●           │                       │
│  4│                   ●             │                       │
│   │                 ●               │                       │
│  2│               ●                 │                       │
│   │             ●                   │                       │
│  1│ ●─────────●─────────────────────┼───────────────────────│
│   └─────────────────────────────────┼───────────────────────│
│     1   2   3   4   5   6   7   8   │  RTT                  │
│                                     │                       │
│                              ssthresh = 8                   │
│                              转入拥塞避免                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

算法描述：
1. 初始 cwnd = 1 MSS
2. 每收到一个ACK，cwnd += 1
3. 实际效果：每个RTT，cwnd翻倍
4. 当 cwnd ≥ ssthresh 时，转入拥塞避免

6.4 拥塞避免算法

拥塞避免过程示意图：
cwnd
  ↑
 16│                           ●
   │                         ● │
 14│                       ●   │
   │                     ●     │
 12│                   ●       │
   │                 ●         │
 10│               ●           │
   │             ●             │
  8│●─────────●─────────────────┼───────────────────────────────
   │                           │
  6│                           │
   │                           │
  4│                           │
   │                           │
  2│                           │
   │                           │
  0└───────────────────────────┼───────────────────────────────
     1   2   3   4   5   6     │  RTT
                               │
                        ssthresh = 8

算法描述：
1. 当 cwnd ≥ ssthresh 时启动
2. 每收到一个ACK，cwnd += 1/cwnd
3. 实际效果：每个RTT，cwnd += 1
4. 线性增长，谨慎探测网络容量

6.5 快速重传和快速恢复

快速重传和快速恢复示意图：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 发送方：1  2  3  4  5  6  7  8  9  10                      │
│ 接收方：1  2  X  4  5  6  7  8  9  10 (丢失3)              │
│ 确认：  2  3  3  3  3  3  3  3  3  3   (重复ACK=3)         │
│                ↑                                            │
│           收到3个重复ACK                                     │
│                ↓                                            │
│         立即重传数据段3                                      │
│                ↓                                            │
│         进入快速恢复状态                                     │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

算法流程：
1. 收到3个重复ACK
2. ssthresh = cwnd / 2
3. 重传丢失的数据段
4. cwnd = ssthresh + 3
5. 每收到一个重复ACK，cwnd += 1
6. 收到新ACK时，cwnd = ssthresh
7. 进入拥塞避免阶段

6.6 超时重传处理

超时重传的拥塞控制：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ cwnd                                                        │
│   ↑                                                         │
│ 16│                     ●                                   │
│   │                   ●   ●                                 │
│ 12│                 ●       ●                               │
│   │               ●           ●                             │
│  8│             ●               ●                           │
│   │           ●                   ●                         │
│  4│         ●                       ●                       │
│   │       ●                           ●                     │
│  2│     ●                               ●                   │
│   │   ●                                   ●                 │
│  1│ ●                                       ●───────────────│
│   └─────────────┬─────────────────────────────────────────│
│                 │                                         │
│              超时重传                                      │
│         ssthresh = cwnd/2                                  │
│         cwnd = 1                                           │
│         重新慢启动                                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

处理步骤：
1. 检测到超时
2. ssthresh = max(cwnd/2, 2)
3. cwnd = 1
4. 重传超时的数据段
5. 进入慢启动阶段

七、TCP编程基础

7.1 TCP Socket编程流程

TCP编程流程图：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    服务器端                                 │
│  ┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬──────┐ │
│  │ socket()│ bind()  │listen() │accept() │ recv()  │close()│ │
│  │ 创建套接字│ 绑定地址 │ 监听连接 │ 接受连接 │ 接收数据 │ 关闭 │ │
│  └─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴──────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              │
                              │ 三次握手
                              ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    客户端                                   │
│  ┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────────────┐ │
│  │ socket()│connect()│ send()  │ recv()  │ close()         │ │
│  │ 创建套接字│ 连接服务器│ 发送数据 │ 接收数据 │ 关闭连接         │ │
│  └─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

7.2 TCP服务器端代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
#define MAX_CLIENTS 5

int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
    
    // 1. 创建TCP套接字
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_fd < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 2. 设置套接字选项
    int opt = 1;
    if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 
                   &opt, sizeof(opt)) < 0) {
        perror("Setsockopt failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 3. 设置服务器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    
    // 4. 绑定地址
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, 
             sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 5. 监听连接
    if (listen(server_fd, MAX_CLIENTS) < 0) {
        perror("Listen failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    printf("TCP服务器启动，监听端口 %d\n", PORT);
    
    // 6. 接受连接和处理数据
    while (1) {
        // 接受客户端连接
        client_fd = accept(server_fd, 
                          (struct sockaddr*)&client_addr, 
                          &client_len);
        if (client_fd < 0) {
            perror("Accept failed");
            continue;
        }
        
        printf("客户端连接：%s:%d\n", 
               inet_ntoa(client_addr.sin_addr), 
               ntohs(client_addr.sin_port));
        
        // 接收和发送数据
        while (1) {
            int bytes_read = recv(client_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
            if (bytes_read <= 0) {
                printf("客户端断开连接\n");
                break;
            }
            
            buffer[bytes_read] = '\0';
            printf("收到消息: %s\n", buffer);
            
            // 回显数据
            send(client_fd, buffer, bytes_read, 0);
        }
        
        close(client_fd);
    }
    
    close(server_fd);
    return 0;
}

7.3 TCP客户端代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    char message[BUFFER_SIZE];
    
    // 1. 创建TCP套接字
    client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (client_fd < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 2. 设置服务器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    
    // 3. 连接服务器
    if (connect(client_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, 
                sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Connection failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    printf("已连接到服务器 %s:%d\n", SERVER_IP, SERVER_PORT);
    printf("输入消息 (输入 'quit' 退出):\n");
    
    // 4. 发送和接收数据
    while (1) {
        printf("> ");
        fgets(message, BUFFER_SIZE, stdin);
        
        // 去除换行符
        message[strcspn(message, "\n")] = 0;
        
        // 检查退出条件
        if (strcmp(message, "quit") == 0) {
            break;
        }
        
        // 发送数据
        if (send(client_fd, message, strlen(message), 0) < 0) {
            perror("Send failed");
            break;
        }
        
        // 接收回复
        int bytes_read = recv(client_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
        if (bytes_read <= 0) {
            printf("服务器断开连接\n");
            break;
        }
        
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("服务器回复: %s\n", buffer);
    }
    
    close(client_fd);
    printf("连接已关闭\n");
    return 0;
}

7.4 TCP编程关键函数

函数	功能	参数说明	返回值
socket()	创建套接字	AF_INET, SOCK_STREAM, 0	套接字描述符
bind()	绑定地址	sockfd, sockaddr, addrlen	0成功，-1失败
listen()	监听连接	sockfd, backlog	0成功，-1失败
accept()	接受连接	sockfd, sockaddr, addrlen	新套接字描述符
connect()	连接服务器	sockfd, sockaddr, addrlen	0成功，-1失败
send()	发送数据	sockfd, buffer, len, flags	发送字节数
recv()	接收数据	sockfd, buffer, len, flags	接收字节数
close()	关闭套接字	sockfd	0成功，-1失败

7.5 TCP编程注意事项

TCP编程注意事项：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    连接管理                                 │
│  • 正确处理三次握手和四次挥手                               │
│  • 设置适当的超时时间                                       │
│  • 处理连接异常中断                                         │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    数据传输                                 │
│  • TCP是字节流，需要处理消息边界                            │
│  • 检查send()和recv()的返回值                               │
│  • 处理部分发送和接收                                       │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    错误处理                                 │
│  • 检查所有系统调用的返回值                                 │
│  • 正确处理SIGPIPE信号                                      │
│  • 实现重连机制（如需要）                                   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    性能优化                                 │
│  • 使用适当的缓冲区大小                                     │
│  • 考虑使用非阻塞I/O或多路复用                              │
│  • 设置TCP_NODELAY选项（如需要）                            │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

八、TCP性能分析

8.1 TCP性能指标

指标	说明	影响因素
吞吐量	单位时间传输的数据量	带宽、窗口大小、RTT
延迟	数据传输的时间	RTT、处理时间
连接建立时间	三次握手完成时间	RTT、网络状况
CPU使用率	协议处理占用的CPU	数据量、连接数

8.2 TCP性能优化

TCP性能优化策略：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    网络层优化                               │
│  • 增加带宽                                                 │
│  • 减少网络延迟                                             │
│  • 优化路由路径                                             │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    协议层优化                               │
│  • 调整窗口大小                                             │
│  • 启用窗口缩放                                             │
│  • 使用选择性确认(SACK)                                     │
│  • 调整拥塞控制算法                                         │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    应用层优化                               │
│  • 减少连接数                                               │
│  • 使用连接池                                               │
│  • 批量传输数据                                             │
│  • 数据压缩                                                 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    系统层优化                               │
│  • 调整内核参数                                             │
│  • 增加缓冲区大小                                           │
│  • 使用高效的I/O模型                                        │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

课堂练习

练习1：TCP报文段分析

1.1 报文段结构分析

给定一个TCP报文段的十六进制表示：

TCP头部: 1F 90 00 50 00 00 10 00 00 00 10 01 50 18 20 00 
         A1 B2 00 00 01 01 08 0A 00 12 34 56 00 12 34 5A
数据:    48 65 6C 6C 6F 20 57 6F 72 6C 64

字段	值	计算过程
源端口	8080	0x1F90 = 31×256 + 144 = 8080
目标端口	80	0x0050 = 80
序列号	4096	0x00001000 = 4096
确认号	4097	0x00001001 = 4097
控制位	PSH+ACK	0x18 = 00011000
窗口大小	8192	0x2000 = 8192

练习2：三次握手分析

三次握手过程分析：
时间  客户端状态    服务器状态    报文段
t0    CLOSED      LISTEN       -
t1    SYN_SENT    LISTEN       SYN, seq=1000
t2    SYN_SENT    SYN_RCVD     SYN+ACK, seq=2000, ack=1001
t3    ESTABLISHED SYN_RCVD     ACK, seq=1001, ack=2001
t4    ESTABLISHED ESTABLISHED   -

练习3：滑动窗口计算

滑动窗口练习：
初始条件：
- 发送窗口大小：1000字节
- 已发送序号：1-500
- 已确认序号：1-300
- 接收窗口大小：800字节

问题：
1. 当前可发送数据量？
   答案：500字节 (1000-500)
   
2. 收到ACK=401后，可发送数据量？
   答案：600字节 (1000-400)
   
3. 如果接收方通告窗口大小为600，实际发送窗口？
   答案：600字节 (min(发送窗口, 通告窗口))

课后作业

作业1：理论分析题

1.1 TCP与UDP详细对比

制作TCP与UDP的详细对比表，包括：

连接管理
可靠性机制
流量控制
拥塞控制
应用场景
性能特点

1.2 TCP拥塞控制算法分析

详细分析TCP拥塞控制的四个阶段：

慢启动
拥塞避免
快速重传
快速恢复

绘制拥塞窗口变化图，说明各阶段的触发条件和窗口调整策略。

作业2：实践编程题

2.1 多线程TCP服务器

实现一个支持多客户端并发连接的TCP服务器：

使用多线程处理客户端连接
实现简单的聊天室功能
支持客户端列表管理
实现优雅关闭

2.2 HTTP客户端实现

使用TCP套接字实现简单的HTTP客户端：

支持GET和POST请求
解析HTTP响应头
支持重定向
实现连接复用

作业3：性能测试题

3.1 TCP性能测试

编写程序测试TCP性能：

测试不同数据包大小的吞吐量
测试不同并发连接数的性能
分析TCP参数对性能的影响
生成性能测试报告

3.2 网络抓包分析

使用Wireshark分析TCP连接：

抓取完整的TCP连接过程
分析三次握手和四次挥手
观察滑动窗口变化
分析拥塞控制行为

参考资料

主要教材

《计算机网络原理》 李全龙编著 - 2018年版
《计算机网络》 谢希仁编著 - 第8版
《TCP/IP详解卷1：协议》 W. Richard Stevens 著

技术标准

RFC 793 - Transmission Control Protocol (TCP)
RFC 1122 - Requirements for Internet Hosts -- Communication Layers
RFC 2581 - TCP Congestion Control
RFC 3168 - The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN) to IP

实践工具

Wireshark - 网络协议分析工具
iperf3 - 网络性能测试工具
netstat - 网络连接状态查看工具
ss - 现代网络统计工具

在线资源

TCP/IP指南 - http://www.tcpipguide.com/
RFC文档库 - https://tools.ietf.org/rfc/
Linux网络编程 - https://man7.org/linux/man-pages/

板书设计

主板书结构

                    TCP协议详解
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    一、协议特点                             │
│  ┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────────────┐ │
│  │面向连接 │ 可靠传输 │ 全双工  │ 字节流  │   流量/拥塞控制  │ │
│  │(三次握手)│(确认重传)│(双向)  │(无边界) │  (窗口/算法)    │ │
│  └─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────────────┘ │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    二、连接管理                             │
│  ┌─────────────────┬─────────────────┬─────────────────────┐ │
│  │   三次握手      │   数据传输      │    四次挥手         │ │
│  │ SYN→SYN+ACK→ACK │  数据+确认      │ FIN→ACK→FIN→ACK     │ │
│  └─────────────────┴─────────────────┴─────────────────────┘ │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    三、可靠传输                             │
│  ┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────────────┐ │
│  │ 序列号  │ 确认号  │ 重传    │ 校验和  │   滑动窗口      │ │
│  │(排序)   │(确认)   │(可靠)   │(检错)   │  (流量控制)     │ │
│  └─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

重点强调

重点概念：
• TCP是面向连接的可靠传输协议
• 三次握手建立连接，四次挥手释放连接
• 滑动窗口实现流量控制
• 拥塞控制维护网络稳定

关键机制：
• 序列号和确认号保证数据顺序
• 超时重传和快速重传保证可靠性
• 慢启动和拥塞避免控制网络拥塞

常见应用：
• HTTP/HTTPS (80/443端口) - 网页浏览
• FTP (20/21端口) - 文件传输
• SMTP (25端口) - 邮件发送
• SSH (22端口) - 安全远程登录

讲义编写时间：2024年12月
课程进度：已完成传输层TCP协议详解
下次课预告：第四章网络层 IP协议

第三章 传输层 第五节 传输控制协议TCP

第三章 传输层 第五节 传输控制协议TCP

课程信息

教学目标

知识目标

能力目标

教学内容

一、TCP协议概述

1.1 什么是TCP

1.2 TCP在OSI模型中的位置

1.3 TCP的特点详解

五、TCP流量控制

5.1 滑动窗口机制

5.2 窗口大小控制

5.3 窗口滑动过程

5.4 零窗口问题

5.5 糊涂窗口综合征

六、TCP拥塞控制

6.1 拥塞控制概述

6.2 拥塞控制算法

6.3 慢启动算法

6.4 拥塞避免算法

6.5 快速重传和快速恢复

6.6 超时重传处理

七、TCP编程基础

7.1 TCP Socket编程流程

7.2 TCP服务器端代码示例

7.3 TCP客户端代码示例

7.4 TCP编程关键函数

7.5 TCP编程注意事项

八、TCP性能分析

8.1 TCP性能指标

8.2 TCP性能优化

课堂练习

练习1：TCP报文段分析

1.1 报文段结构分析

练习2：三次握手分析

练习3：滑动窗口计算

课后作业

作业1：理论分析题

1.1 TCP与UDP详细对比

1.2 TCP拥塞控制算法分析

作业2：实践编程题

2.1 多线程TCP服务器

2.2 HTTP客户端实现

作业3：性能测试题

3.1 TCP性能测试

3.2 网络抓包分析

参考资料

主要教材

技术标准

实践工具

在线资源

板书设计

主板书结构

重点强调

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第三章传输层第五节传输控制协议TCP

第三章传输层第五节传输控制协议TCP