5.1 UDP 协议

UDP 报文首部：源端口(2B) + 目的端口(2B) + 长度(2B) + 校验和(2B)。

5.2 TCP 报文段

TCP 面向连接、可靠传输、全双工、点对点。TCP 报文段首部 20~60 字节，重要字段：

5.3 TCP 连接管理 — 三次握手

TCP 建立连接需三次握手，确保双方收发能力正常。

5.4 TCP 连接释放 — 四次挥手

TCP 释放连接需四次挥手，因 TCP 全双工，每方向需单独关闭。

5.5 可靠传输、流量控制与滑动窗口

TCP 通过序号+确认+重传实现可靠传输。采用累计确认机制，确认号表示此前所有字节均已正确接收。

TCP 可靠传输的滑动窗口机制与数据链路层类似（见第 3 章），但基于字节流且窗口动态变化。

5.6 TCP 拥塞控制

拥塞控制通过调节拥塞窗口 cwnd 控制发送速率。发送窗口 = min(rwnd, cwnd)。四种算法：

5.7 TCP 校验和计算

TCP 校验和用于检测报文在传输过程中是否出现差错，其计算范围覆盖首部 + 数据 + 伪首部三部分。

伪首部的组成（12 字节）：

校验和计算步骤：

5.8 TCP 超时重传机制

平滑 RTT（SRTT）：TCP 不直接使用一次测量的 RTT，而是对多次测量进行加权平均，以获得更稳定的 RTT 估计值：

超时重传时间 RTO（Retransmission Timeout）：

快速重传与快速恢复的触发条件：

5.9 TCP 拥塞控制详解

以下给出慢开始、拥塞避免、快重传与快恢复算法的详细伪代码与流程。

cwnd = 1                       // 拥塞窗口初始化为 1 个 MSS
ssthresh = 64                  // 慢开始阈值，默认 64KB

function slow_start():
    // 每收到一个新的 ACK（累计确认推进）
    // cwnd 按指数增长，每 RTT 翻倍
    for each ACK that acknowledges new data:
        if cwnd < ssthresh:
            cwnd = cwnd + 1    // 指数增长阶段
        else:
            // 达到阈值，切换到拥塞避免
            congestion_avoidance()

    // 发送窗口 = min(rwnd, cwnd)
    // 当 cwnd >= ssthresh 时退出慢开始

function congestion_avoidance():
    // 每 RTT 线性加 1（加性增）
    for each ACK that acknowledges new data:
        // cwnd 每收到一个 ACK 增加 1/cwnd
        // 经过一个完整 RTT 后，cwnd 增加约 1
        cwnd = cwnd + 1 / cwnd    // 精确实现：每个 ACK 加 1/cwnd
        if cwnd >= ssthresh:
            // 保持在拥塞避免阶段
            pass

    // 检测到拥塞时（超时或 3 重复 ACK）：
    //   ssthresh = max(cwnd/2, 2)
    //   超时：cwnd = 1，重新慢开始
    //   3 重复 ACK：cwnd = ssthresh，快恢复

duplicate_ack_count = 0

function on_duplicate_ack(ack_number):
    duplicate_ack_count = duplicate_ack_count + 1

    // 触发快重传：收到 3 个重复 ACK
    if duplicate_ack_count == 3:
        ssthresh = max(cwnd / 2, 2)    // 阈值减半
        cwnd = ssthresh                 // 窗口减半
        // 立即重传丢失的报文段
        retransmit(ack_number)
        enter_fast_recovery()

function enter_fast_recovery():
    // 快恢复阶段：每收到一个重复 ACK，cwnd 加 1
    // （因为重复 ACK 说明部分数据仍在流动中）
    for each duplicate ACK after the 3rd:
        cwnd = cwnd + 1
        // 继续重传下一个未确认的报文

    // 当收到新的 ACK（确认了丢失数据）：
    // cwnd = ssthresh
    // 回到拥塞避免阶段

function on_timeout():
    // 超时：拥塞严重
    ssthresh = max(cwnd / 2, 2)
    cwnd = 1
    duplicate_ack_count = 0
    enter_slow_start()

拥塞控制状态转换图：