传输层（Transport Layer）是网络协议栈中的第四层，负责在网络中提供端到端的通信服务。它的主要功能包括数据传输、错误检测和纠正、流量控制以及连接管理。传输层协议主要有两种：TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。
TCP（Transmission Control Protocol）
“TCP 报文段结构”就是 TCP 协议为每一份数据准备的一个标准化的封装格式
定义如下：
一一解读：
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源端口号（Source Port）：16 位，表示发送数据的应用程序的端口号。
TIP
电脑上有好多程序在用网络，端口号就是用来区分把数据交给哪个程序的。比如网页服务通常是 80 或 443。
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目的端口号（Destination Port）：16 位，表示接收数据的应用程序的端口号。
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序列号（Sequence Number）：32 位，表示数据在整个数据流中的位置，用于确保数据的正确顺序和重传。
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确认号（Acknowledgment Number）：32 位，表示期望接收的下一个字节的序列号，用于确认已收到的数据。
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数据偏移（Data Offset）：4 位，表示 TCP 头部的长度，以 32 位字为单位，指示数据开始的位置。
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控制标志（Control Flags）：6 位，表示 TCP 报文段的控制信息，如 SYN、ACK、FIN 等。
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窗口大小（Window Size）：16 位，表示接收方的缓冲区大小，用于流量控制。
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校验和（Checksum）：16 位，表示 TCP 报文段的错误检测码，用于确保数据的完整性。
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紧急指针（Urgent Pointer）：16 位，表示紧急数据的偏移量，用于指示紧急数据的位置。
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选项（Options）：可选字段，长度不固定，用于扩展 TCP 的功能。
三次握手（Three-Way Handshake）
这个流程主要用到 序列号(Seq)、确认号(Ack) 和 控制标志中的 SYN 位。
初始状态：服务器listen某个端口，等待客户端连接。
第一步：Client 2 SERVER
Client 发送一个 SYN 报文段，表示请求建立连接，并随机生成一个初始序列号 SeqC = x。
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此时SYN=1, ACK=0
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客户端状态变为 SYN-SENT。
第二步：SERVER 2 Client
服务器收到 SYN 报文段后，回复一个 SYN-ACK 报文段，表示同意建立连接，并随机生成一个初始序列号 SeqS = y，同时确认号 AckC = x + 1。（x是SeqC）
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此时SYN=1, ACK=1
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服务器状态变为 SYN-RECEIVED。
第三步：Client 2 SERVER
客户端收到 SYN-ACK 报文段后，回复一个 ACK 报文段，表示确认连接建立，并将序列号SeqC = x+1，确认号AckS = y + 1。（y是SeqS）
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客户端状态变为 ESTABLISHED。
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服务器状态变为 ESTABLISHED。
NOTE第一次(Client→Server)：服务器知道客户端有发送能力。
第二次(Server→Client)：客户端知道服务器有接收和发送能力。
第三次(Client→Server)：服务器知道客户端有接收能力。
问题
SYN Flood 攻击：攻击者发送大量 SYN 报文段，但不完成三次握手，导致服务器资源被占用，无法处理合法连接请求。
解决方案：使用 SYN Cookies 技术，在服务器收到 SYN 报文段时不分配资源，而是根据客户端的 IP 地址和端口号生成一个 Cookie，发送给客户端。只有当客户端回复 ACK 报文段时，服务器才验证 Cookie 是否有效，并分配资源。
Kevin Mitnick 的攻击：攻击者伪造源 IP 地址，发送 SYN 报文段到服务器，导致服务器回复 SYN-ACK 报文段到被伪造的 IP 地址，造成拒绝服务。
四次挥手（Four-Way Handshake）
双方都可以主动关闭连接，流程如下：
假设 Client 发起关闭连接：
第一步：Client 2 SERVER
Client 发送一个 FIN 报文段，表示请求关闭连接。初始化一个序列号 SeqA = x。x一般是最后发送数据的下一个字节号
- 此时FIN=1, ACK=1（ack=1是因为之前一直有数据传输）
- 客户端状态变为 FIN-WAIT-1。
第二步：SERVER 2 Client
服务器收到 FIN 报文段后，回复一个 ACK 报文段，表示确认关闭连接，并将确认号 AckA = x + 1。（x是SeqA）
- 服务器状态变为 CLOSE-WAIT。
- 客户端状态变为 FIN-WAIT-2。
此时客户端到服务器的连接已经关闭，但服务器到客户端的连接仍然开放。
第三步：SERVER 2 Client
服务器准备关闭连接时，发送一个 FIN 报文段，表示请求关闭连接，并初始化一个序列号 SeqB = y。确认号依然是 AckA = x + 1。
- 此时FIN=1, ACK=1
- 服务器状态变为 LAST-ACK。
第四步：Client 2 SERVER
客户端收到 FIN 报文段后，回复一个 ACK 报文段，表示确认关闭连接，并将序列号SeqA = x + 1，确认号 AckB = y + 1。（y是SeqB）
- 客户端状态变为 TIME-WAIT。
- 服务器状态变为 CLOSED。
MSL 是“报文最大生存时间”。客户端在进入 TIME-WAIT 后，要等待 2 倍 MSL 时间才能完全关闭。
四次挥手的原因
因为 TCP 是全双工的。 当一方说“我发完了”(FIN)，另一方必须确认收到（ACK），但这不代表另一方也马上发完了。它可能还有数据要发送。
TIME-WAIT 为什么要等 2MSL
两个原因：
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确保最后一个 ACK 能重传
如果第四次挥手的 ACK 丢失了，服务器会因为没有收到 ACK 而超时重发 FIN。 客户端在 TIME-WAIT 状态若收到重发的 FIN，会重传 ACK，重置 2MSL 计时器，保证服务器最终能收到 ACK 并关闭。
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让旧连接的所有残留报文在网络中消失 确保这个连接曾经产生的所有报文都超时消散，不会干扰到下一次相同 IP/端口组合的新连接。
TCP的字节流
在TCP眼里，没有应用程序层面的消息边界。应用层交给TCP的数据，就像一条连续的、无边界的字节河流。TCP负责把这条河里的水（字节）可靠地、按顺序地送到对岸。
实现核心： 序号
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TCP为流中的每一个字节(包括数据和控制信息，信号本身也要被编号和确认)都分配一个唯一的序号。
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TCP的序号字段是32位的，能表示大约40亿个序号。
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在高速网络下，这个空间会被快速用完，然后“绕回”重新开始。
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序号初始的值是随机的，通常是一个较大的随机数，以增加安全性。
报文段中的 序列号（Sequence Number） 字段表示这个报文段中数据载荷第一个字节的序号。
TCP的流量控制与滑动窗口
发送方不能无脑发，必须根据接收方的处理能力来，这就是流量控制。
解决方案：滑动窗口协议
接收者通过 TCP 报文段中的 广告窗口大小（Advertised Window Size） 字段告诉发送者它的缓冲区还有多少空间可以用来接收数据。 发送方会据此确保：已发送但未确认的数据量 ≤ 接收方通告的窗口大小。
发送者维护一个发送窗口，表示当前可以发送但尚未收到确认的数据范围。窗口会随着 ACK 的到来而滑动。
例如：
滑动窗口的关键变量
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窗口大小 (Win)：接收方告知的缓冲区剩余空间（流量控制），这里假设为 2000 字节。
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左边界 (L)：发送方接收到的最小连续确认号，即 “期待收到的下一个ACK”。
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右边界 (R)：左边界 + 窗口大小，即 “最多能发送到的字节序号”。
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发送指针 (S)：已经发送出去，但还未确认的最高序号。
在 ASCII 图中，我们用不同符号表示字节的状态：
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已发送且已确认的字节（可以释放空间了）
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已发送但未确认的字节（必须保留在缓冲区，准备重传）
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可发送但尚未发送的字节（可用窗口内的剩余空间）
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窗口外，暂时不允许发送的字节（受流量控制约束）
L=1001 S=1500 R=3001 ↓ ↓ ↓字节序号: 1 ────────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────→ ...状态: [-------- 已确认 -----][+++++ 已发送 ++][*** 可发送 ***][##### 窗口外 #####] <----1~1000---------> <- 1001~1500 -> <- 1501~3000-> <- 3001+ -->解读：
1~1000 字节已被对方确认，可以释放。
窗口左边界 L=1001：因为确认号是 1001，说明 1000 之前都收到了。
1001~1500 是“已发送未确认”，我用 + 号表示。
1501~3000 是“可发送未发送”，我用 * 号表示。
窗口总大小 = 2000 字节，所以 R = 1001 + 2000 = 3001。
3001 之后当前不允许发送，直到窗口滑动。
假设现在接收方回复了一个 ACK = 1501（这通常是累积确认，表示 1500 及之前全收到）。
旧左边界 旧右边界 L_old=1001 R_old=3001 ↓ ↓字节序号: 1 ───────────── 1001 ────────── 1501 ──────────── 3001 ───── 3501 ───→ ...
←── 新已确认 ──────────────────→ [++++++++++][***************]
新窗口: L_new=1501 R_new=3501 ↓ ↓状态: [-------- 已确认 --------][++ 已发送 ++][*** 可发送 ***][##### 窗口外 #####] <- 1~1500 -><- 1501~? -><- ?~3501 -><- 3501+收到 ACK=1501，意味着 1~1500 字节都已被确认。左边界 L 从 1001 滑动到 1501。
窗口大小不变（2000），因此右边界 R 从 3001 滑动到 3501。
整个窗口区段 [L, R) 整体向右平移了 500 字节。
图中 ++ 部分（1501 到某个已发送指针）可能继续存在（如果之前有预发送未确认的数据），而新的可用窗口 *** 扩展到 3501。