TCP/IP协议栈测试

TCP/IP协议栈

一、TCP/IP协议栈核心功能列表及实现原理

1. 连接管理

• 连接建立（三次握手）:

  客户端 → SYN(seq=x) → 服务端
  服务端 → SYN(seq=y)+ACK(ack=x+1) → 客户端
  客户端 → ACK(ack=y+1) → 服务端

  原理：通过序列号同步双方初始序列号，防止历史连接混淆

• 连接终止（四次挥手）:

  主动方 → FIN(seq=u) → 被动方
  被动方 → ACK(ack=u+1) → 主动方
  被动方 → FIN(seq=v) → 主动方
  主动方 → ACK(ack=v+1) → 被动方

  原理：双方独立关闭各自的数据传输通道

2. 数据包分段与重组

• 分段(MSS):
  原理：发送方根据MSS(最大分段大小)将大数据分割

  // 内核实现伪代码
  if (data_size > mss) {segments = ceil(data_size / mss);for (i=0; i<segments; i++) {send_segment(data + i*mss, min(mss, remaining));}
  }

• 重组:
  原理：接收方根据序列号排序重组

  // 重组缓冲区管理
  while (next_expected_seq != received_seq) {buffer[received_seq] = segment;if (is_contiguous(buffer)) {deliver_data();update_next_expected_seq();}
  }

3. 差错控制

• 校验和计算:
  原理：发送方计算16位反码和

  def checksum(data):total = 0for i in range(0, len(data), 2):word = (data[i] << 8) + data[i+1]total = (total + word) & 0xFFFFreturn ~total & 0xFFFF

• 超时重传:
  原理：基于RTT动态计算超时时间

  // Linux内核中的RTO计算
  rtt = measure_rtt();
  srtt = (1 - α) * srtt + α * rtt;
  rttvar = (1 - β) * rttvar + β * |srtt - rtt|;
  rto = max(MIN_RTO, srtt + 4 * rttvar);

• 重复包检测:
  原理：接收方维护滑动窗口，丢弃序列号重复的包

4. 流量控制

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