Transmission Control Protocol
かつては、輻輳するとパケットロスが発生することを利用し、パケットロスをベースにした TCP Reno およびそれを改良した TCP NewReno (RFC 3782) がよく使われていたが、現在では、送信側のスライディングウィンドウにどれだけの時間とどまっていたかを元にしたアルゴリズム (Delay-based Congestion Avoidance) が中心になっており、Microsoft Windows では、Windows Vista 以降は、Compound TCP(英語版) が採用され、Linux では 2.6.8〜2.6.18 は BIC TCP(英語版) が、2.6.19 以降は CUBIC TCP(英語版) が使われている。
さらに送信側には「再送タイムアウト (RTO)」があり、送信してから確認応答が戻るまでの時間であるラウンドトリップタイム (RTT) を推算し、ばらつきも考慮して設定する。このタイマの動作は RFC 2988 で規定されている。RTTの推算には微妙な点がある。例えば、再送パケットのRTTを計算する場合は注意しなければならず、一般にカーンのアルゴリズム(英語版)やTCPタイムスタンプ(RFC 1323 参照)を使う。個々のRTTの標本から時系列で平均をとり、ジェイコブソンのアルゴリズムを使って Smoothed Round Trip Time (SRTT) を生成する。最終的にSRTT値がRTTの推算に使われる。
TCPを拡張して、喪失を高信頼に扱ったり、誤りを最小化したり、輻輳を制御してより高速化しようという試みが今も行われている。
TCPセグメント(英: TCP segment)はTCPにおける送受信単位である。
TCPは上位から受け取ったデータを分割し、それにTCPヘッダを付与してTCPセグメントを作成する。TCPセグメントはさらに Internet Protocol (IP) データグラムにカプセル化される。TCPセグメントは「データを相手と交換するためにTCPが使う情報の束」である。
なお、非公式に「TCPパケット」という用語が使われることがあるが、最近の用法では TCP PDU (Protocol Data Unit) は「セグメント」、IP PDU は「データグラム」、データリンク層のPDUは「フレーム」と呼ぶのが一般的である。
プロセスはTCPを呼び出し、データを格納したバッファを引数で渡すことでデータを送信する。TCPはそれらのバッファ内のデータをセグメント群にパッケージし、インターネット・モジュール(例えばIP)を呼び出すことで宛先のTCPへ各セグメントを送信する。
TCPセグメントは、セグメント・ヘッダとデータ部分から成る。TCPヘッダは10の必須フィールドとオプションの拡張フィールドを含む(テーブルではオプション部分をオレンジで示している)。
データ部はヘッダ部の後に続いている。その内容はアプリケーションに渡すべきデータである。データ部の長さはTCPセグメントのヘッダには記されておらず、IPヘッダにあるIPデータグラム長からIPヘッダとTCPヘッダの長さを差し引いて計算できる。
送信元ポート(16ビット) – 送信側のポート番号
送信先ポート(16ビット) – 受信側のポート番号
コネクション終了フェーズは多くの場合「4ウェイ・ハンドシェイク」を使い、コネクションの双方がそれぞれ独立に終了できる。一方がコネクションを終了したい場合、FINセグメントを送信し、相手がそのACKを返す。相手も同様にFINを送ってACKを受信することでコネクションを終了する。両方のFIN/ACK交換が済むと、最後にACKを送った側(先にFINを送った側)がタイマを設定してタイムアウトするまで当該ポートを別のコネクションに再利用できないようにする。これによって配送が遅れていたパケットが新たなコネクションで受信されて混乱するのを防ぐ。
コネクションは「ハーフオープン」という状態にもでき、一方だけ終了していても、もう一方はデータを送り続けることができる。終了した側はもう一方が終了するまで受信可能の状態を継続する。
コネクション終了を3ウェイ・ハンドシェイクで行うこともでき、ホストAのFIN送信に対してホストBが FIN+ACK で応答し、ホストAがACK応答する。実際にはこれが最も一般的である。
両方から同時にFINセグメントを送りあい、双方がACKを返すということもありうる。FIN/ACKシーケンスが並行して行われるため、2ウェイ・ハンドシェイクと呼ぶこともできる。