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To set up the build system: cmake -S . -B build
To compile: cmake --build build
To run tests: cmake --build build --target test
To run speed benchmarks: cmake --build build --target speed
To run clang-tidy (which suggests improvements): cmake --build build --target tidy
To format code: cmake --build build --target format
| 缩写 | 全称 | 含义 |
|---|---|---|
| SYN | Synchronize | 用于建立连接时的同步标志，表示“这是一个连接请求” |
| ISN | Initial Sequence Number | 初始序号，在三次握手的 SYN 报文里随机选择，作为后续字节序号计算的基准 |
| SEQ/SEQNO | Sequence Number | 序号字段，标识该报文段第一个数据字节在整个字节流中的位置（32 位环绕计数） |
| ACK | Acknowledgment | 确认标志，置 1 时表示这是一个带有确认号的报文 |
| ACKNO | Acknowledgment Number | 确认号字段，告诉对端“我已成功接收至序号 X−1 的字节，下一个期待的字节编号是 X” |
| FIN | Finish | 结束标志，表示“发送端的数据发完了，想要关闭连接” |
| RST | Reset | 重置标志，表示“出现错误或不想再继续本连接，立即强制中断” |
| PSH | Push | 推送标志，提示接收端应立即将缓冲区中的数据提交给应用层 |
| URG | Urgent | 紧急标志，配合 Urgent Pointer 字段使用，指示报文中带有紧急数据 |
-
SYN（Synchronize）
- 在 TCP 三次握手的第一步和第二步使用。
- 客户端发送带 SYN=1 的报文（无数据或少量选项），告诉服务器“我想建立连接”。
- 服务器收到后回一个 SYN=1、ACK=1 的报文，作为握手的第二步。
-
ISN（Initial Sequence Number）
- 随机生成的 32 位数，放在 SYN 报文的 Sequence Number 字段里。
- 它标志着本侧“字节流”计数的起点：第一个真正的数据字节，序号就是 ISN+1。
- 通过随机化 ISN，可以抵御部分网络攻击（如序号预测）。
- 客户端 → 服务器：
[SYN=1, SEQ=ISN_C] - 服务器 → 客户端：
[SYN=1, ACK=1, SEQ=ISN_S, ACKNO=ISN_C+1] - 客户端 → 服务器：
[ACK=1, SEQ=ISN_C+1, ACKNO=ISN_S+1]
连接此时建立，接下来就可以开始正式传输数据。
- 作用：为字节流中的每个字节分配一个全局唯一的“序号”，用于接收端重组乱序、丢包重传等。
- 字段值：32 位环绕表示，即超过 2³²−1 后回到 0。TCP 协议通过“unwrap”算法在本地还原成 64 位绝对序号。
- 语义：
- 报文头里的
SEQ指向本报文第一个字节的序号。 - 如果报文不带数据，
SEQ仍会被计入下一次确认的基础。
- 报文头里的
-
ACK（确认标志）
- 当报文中的 ACK = 1 时，表示该报文携带确认号（ACK Number）。
- 如果 ACK = 0，则忽略确认号字段。
-
ACKNO（确认号）
- 32 位环绕数字，表示“期望收到的下一个字节序号”。
- 举例：如果 ACKNO = 500，说明接收端已经成功收到并处理了所有序号 499 及之前的字节，下一个期待字节是 500。
- ACKNO 同样会考虑 SYN/FIN 各占用一个序号号位。
- 作用：用于半关闭连接，表示该方向的数据发送完毕。
- 语义：
- FIN=1 的报文也要占用一个序号号位。
- 收到 FIN 后，接收端会 ACK 确认 FIN，也将该方向标记为“已关闭”，但还可继续向对端发送数据直至双方都 FIN/ACK。
- 作用：立即中断连接，不再进行任何重传或四次挥手的正常关闭流程。
- 典型场景：
- 收到不期望的报文（如向未监听端口发包）。
- 应用层检测到错误，强制关闭连接。
- SEQ / SEQNO：标识“我这段报文中第一个字节在整体流中的位置”。
- ACK / ACKNO：标识“我已收到对端第 ACKNO−1 字节，期待从 ACKNO 开始的下一字节”。
- SYN / ISN：三次握手时的“同步”操作与“初始序号”，用来建立连接。
- FIN：表示发送完毕、欲关闭连接；与 SYN 类似，同样占一个序号位。
- RST：表示异常重置，立刻中断连接。
为了具体区分这三种索引方式，考虑仅包含字符串 “cat” 的字节流。如果 SYN 的初始序号恰好是 (2^{32}-2)，那么每个字节的序号、绝对序号和流索引如下所示：
提示：以 100 Gb/s 的速率传输，要达到 (2^{64}) 字节几乎需要 50 年；而要传输完 (2^{32}) 字节，仅需三分之一秒。
| 元素 | SYN | 'c' | 'a' | 't' | FIN |
|---|---|---|---|---|---|
序号 (seqno) |
(2^{32}-2) | (2^{32}-1) | 0 | 1 | 2 |
绝对序号 (absolute seqno) |
0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
流索引 (stream index) |
— | 0 | 1 | 2 | — |
图中展示了 TCP 中涉及的三种不同索引方式：
-
序号（Sequence Numbers）
- 起点：ISN（Initial Sequence Number）
- 包含：SYN/FIN 两个标志
- 位宽：32 位，环绕计数
- 字段名：
seqno
-
绝对序号（Absolute Sequence Numbers）
- 起点：0
- 包含：SYN/FIN 两个标志
- 位宽：64 位，不环绕
- 字段名：
absolute seqno
-
流索引（Stream Indices）
- 起点：0
- 不包含：SYN/FIN
- 位宽：64 位，不环绕
- 字段名：
stream index