TCP传输控制协议详解：有限状态机与网络通信

"TCP的有限状态机展示了TCP连接在不同阶段的状态转换，这些状态包括CLOSED、ESTABLISHED、LISTEN、CLOSE_WAIT、FIN_WAIT_1、SYN_RCVD、FIN_WAIT_2、CLOSING、TIME_WAIT、SYN_SENT和LAST_ACK。TCP连接的建立是从CLOSED状态开始，通过主动打开或被动打开的方式进行。主动打开通常由客户端发起，通过发送SYN来请求建立连接，服务器在收到SYN后回应SYN+ACK，客户端再发送ACK完成三次握手。当数据传输完成后，关闭连接的过程涉及FIN的交换，可能经过多个中间状态，直到最后进入TIME_WAIT状态，确保所有数据被正确接收。" 在TCP/IP体系结构中，运输层位于网络层和应用层之间，其主要职责是提供应用进程间的逻辑通信。这一层的工作并不涉及实际的物理连接，而是通过端口进行复用和分用，使得多个应用进程可以在同一主机上共享网络层的服务。运输层协议主要有两种，即TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。 TCP是一种面向连接的协议，它提供了全双工、可靠的通信服务。TCP报文段包含序列号和确认号，用于实现数据的有序传输和错误检测。TCP还使用滑动窗口机制来控制流量和拥塞，并且具备重传机制，确保数据的可靠传输。相比之下，UDP则是一种无连接、不可靠的协议，它不保证数据的顺序到达或可靠性，但具有更低的延迟和更高的效率，适合于对实时性要求较高的应用场景，如在线视频流或在线游戏。 运输层与网络层之间的关系表现为，网络层（或称网际层）主要负责主机间的逻辑通信，而运输层则进一步将通信细化到进程之间。运输层服务访问点（TSAP）和网络层服务访问点（NSAP）定义了各层实体如何交互。运输层协议TCP和UDP的工作范围局限于单个主机内部，它们不涉及路由选择等网络层的功能。 在TCP/IP体系中，运输层协议TCP和UDP各有其特点和适用场景。TCP适用于需要高可靠性和顺序性的应用，例如HTTP、FTP、SMTP等；而UDP则常用于DNS查询、实时音频/视频流等对实时性要求高且可以容忍部分数据丢失的场景。尽管UDP不提供像TCP那样的可靠交付，但在某些情况下，它的简单性和效率成为首选。