TCP 框架与报文段

本课目标

能从UDP/TCP报文和双向时间线推出端口分用、序号确认、连接状态、可发送窗口与拥塞阶段，并用代码复核字节级结果。

核心机制

TCP面向连接、可靠字节流、全双工。序号是本报文段第一个数据字节编号，ACK号是期望收到的下一个字节；SYN和FIN各消耗一个序号。首部含端口、序号、确认号、数据偏移、标志、窗口、检验和和选项。TCP不保留应用写入边界。

报文与时序推演

报文seq=1000携500字节，则下一新字节seq=1500；对端完整收到后ACK=1500。若只收到1000–1199而后续缺口，累计ACK仍为1200。

统一表格记录“方向、标志、seq、数据长度、ack、rwnd、cwnd、在途字节、定时器和连接状态”。两个方向序号空间独立；收到报文后先校验和与序号，再决定交付、累计确认和窗口变化。所有ACK都解释成期望下一个字节。

可运行模型

seq=1000;payload=500;print('next',seq+payload,'ack',seq+payload)

先手算再运行。修改负载长度、初始序号、窗口、丢包事件或阈值，重画报文和状态。

边界与错因

UDP无连接但保留报文边界；TCP是字节流且SYN/FIN占序号。累计ACK不等于选择确认；rwnd是接收能力，cwnd是网络拥塞估计，实际发送受二者最小值约束。TIME_WAIT属于主动关闭一侧的典型状态，不能因应用close就认为所有状态立即消失。

迁移练习

将第三次握手ACK丢失、数据中间一段丢失、接收窗口归零、超时与三次重复ACK分别加入原时序，逐步更新定时器、重传范围、rwnd/cwnd和连接状态。

课内验收

完成下方两道在线题，并提交完整双向报文表。计算题保留字节序号与窗口单位；选择题指出错误项混淆了哪个方向、状态或控制目标。