home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc0761.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  172KB  |  3,208 lines

  1.  
  2.  
  3. RFC: 761 IEN: 129                                                                                                                                                                                                                                                                                                  DOD STANDARD                                                           TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL                                                                                                                                              January 1980 
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17.  
  18.  
  19.                               prepared for                                                     Defense Advanced Research Projects Agency                 Information Processing Techniques Office                          1400 Wilson Boulevard                        Arlington, Virginia  22209 
  20.  
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.                                    by 
  28.  
  29.                      Information Sciences Institute                    University of Southern California                            4676 Admiralty Way                    Marina del Rey, California  90291 
  30.  January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol 
  31.  
  32.  
  33.  
  34.                            TABLE OF CONTENTS 
  35.  
  36.     PREFACE ........................................................ iii 
  37.  
  38. 1.  INTRODUCTION ..................................................... 1 
  39.  
  40.   1.1  Motivation .................................................... 1   1.2  Scope ......................................................... 2   1.3  About This Document ........................................... 2   1.4  Interfaces .................................................... 3   1.5  Operation ..................................................... 3 
  41.  
  42. 2.  PHILOSOPHY ....................................................... 7 
  43.  
  44.   2.1  Elements of the Internetwork System ........................... 7   2.2  Model of Operation ............................................ 7   2.3  The Host Environment .......................................... 8   2.4  Interfaces .................................................... 9   2.5  Relation to Other Protocols ................................... 9   2.6  Reliable Communication ....................................... 10   2.7  Connection Establishment and Clearing ........................ 10   2.8  Data Communication ........................................... 12   2.9  Precedence and Security ...................................... 13   2.10 Robustness Principle ......................................... 13 
  45.  
  46. 3.  FUNCTIONAL SPECIFICATION ........................................ 15 
  47.  
  48.   3.1  Header Format ................................................ 15   3.2  Terminology .................................................. 19   3.3  Sequence Numbers ............................................. 24   3.4  Establishing a connection .................................... 29   3.5  Closing a Connection ......................................... 35   3.6  Precedence and Security ...................................... 38   3.7  Data Communication ........................................... 38   3.8  Interfaces ................................................... 42   3.9  Event Processing ............................................. 52 
  49.  
  50. GLOSSARY ............................................................ 75 
  51.  
  52. REFERENCES .......................................................... 83 
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64.                                                                 [Page i] 
  65.  
  66.  
  67.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol 
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72.  
  73.  
  74.  
  75.  
  76.  
  77.  
  78.  
  79.  
  80.  
  81.  
  82.  
  83.  
  84.  
  85.  
  86.  
  87.  
  88.  
  89.  
  90.  
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  
  119.  
  120.  
  121.  [Page ii]                                                                
  122.  
  123.  
  124. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol 
  125.  
  126.  
  127.  
  128.                                 PREFACE 
  129.  
  130.  
  131.  
  132. This document describes the DoD Standard Transmission Control Protocol (TCP).  There have been eight earlier editions of the ARPA TCP specification on which this standard is based, and the present text draws heavily from them.  There have been many contributors to this work both in terms of concepts and in terms of text.  This edition incorporates the addition of security, compartmentation, and precedence concepts into the TCP specification. 
  133.  
  134.                                                            Jon Postel 
  135.  
  136.                                                            Editor 
  137.  
  138.  
  139.  
  140.  
  141.  
  142.  
  143.  
  144.  
  145.  
  146.  
  147.  
  148.  
  149.  
  150.  
  151.  
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163.  
  164.  
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169.  
  170.  
  171.  
  172.                                                                [Page iii] 
  173.  
  174.  
  175. January 1980  RFC:761 IEN:129 Replaces:  IENs 124, 112, 81, 55, 44, 40, 27, 21, 5 
  176.  
  177.                               DOD STANDARD 
  178.  
  179.                      TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL 
  180.  
  181.  
  182.  
  183.                             1.  INTRODUCTION 
  184.  
  185. The Transmission Control Protocol (TCP) is intended for use as a highly reliable host-to-host protocol between hosts in packet-switched computer communication networks, and especially in interconnected systems of such networks. 
  186.  
  187. This document describes the functions to be performed by the Transmission Control Protocol, the program that implements it, and its interface to programs or users that require its services. 
  188.  
  189. 1.1.  Motivation 
  190.  
  191.   Computer communication systems are playing an increasingly important   role in military, government, and civilian environments.  This   document primarily focuses its attention on military computer   communication requirements, especially robustness in the presence of   communication unreliability and availability in the presence of   congestion, but many of these problems are found in the civilian and   government sector as well. 
  192.  
  193.   As strategic and tactical computer communication networks are   developed and deployed, it is essential to provide means of   interconnecting them and to provide standard interprocess   communication protocols which can support a broad range of   applications.  In anticipation of the need for such standards, the   Deputy Undersecretary of Defense for Research and Engineering has   declared the Transmission Control Protocol (TCP) described herein to   be a basis for DoD-wide inter-process communication protocol   standardization. 
  194.  
  195.   TCP is a connection-oriented, end-to-end reliable protocol designed to   fit into a layered hierarchy of protocols which support multi-network   applications.  The TCP provides for reliable inter-process   communication between pairs of processes in host computers attached to   distinct but interconnected computer communication networks.  Very few   assumptions are made as to the reliability of the communication   protocols below the TCP layer.  TCP assumes it can obtain a simple,   potentially unreliable datagram service from the lower level   protocols.  In principle, the TCP should be able to operate above a   wide spectrum of communication systems ranging from hard-wired   connections to packet-switched or circuit-switched networks. 
  196.  
  197.                                                                  [Page 1] 
  198.  
  199.  
  200.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Introduction 
  201.  
  202.  
  203.  
  204.   TCP is based on concepts first described by Cerf and Kahn in [1].  The   TCP fits into a layered protocol architecture just above a basic   Internet Protocol [2] which provides a way for the TCP to send and   receive variable-length segments of information enclosed in internet   datagram "envelopes".  The internet datagram provides a means for   addressing source and destination TCPs in different networks.  The   internet protocol also deals with any fragmentation or reassembly of   the TCP segments required to achieve transport and delivery through   multiple networks and interconnecting gateways.  The internet protocol   also carries information on the precedence, security classification   and compartmentation of the TCP segments, so this information can be   communicated end-to-end across multiple networks. 
  205.  
  206.                            Protocol Layering 
  207.  
  208.                         +---------------------+                         |     higher-level    |                         +---------------------+                         |        TCP          |                         +---------------------+                         |  internet protocol  |                         +---------------------+                         |communication network|                         +---------------------+ 
  209.  
  210.                                 Figure 1 
  211.  
  212.   Much of this document is written in the context of TCP implementations   which are co-resident with higher level protocols in the host   computer.  As a practical matter, many computer systems will be   connected to networks via front-end computers which house the TCP and   internet protocol layers, as well as network specific software.  The   TCP specification describes an interface to the higher level protocols   which appears to be implementable even for the front-end case, as long   as a suitable host-to-front end protocol is implemented. 
  213.  
  214. 1.2.  Scope 
  215.  
  216.   The TCP is intended to provide a reliable process-to-process   communication service in a multinetwork environment.  The TCP is   intended to be a host-to-host protocol in common use in multiple   networks. 
  217.  
  218. 1.3.  About this Document 
  219.  
  220.   This document represents a specification of the behavior required of   any TCP implementation, both in its interactions with higher level   protocols and in its interactions with other TCPs.  The rest of this 
  221.  
  222.  [Page 2]                                                                 
  223.  
  224.  
  225. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                             Introduction 
  226.  
  227.  
  228.  
  229.   section offers a very brief view of the protocol interfaces and   operation.  Section 2 summarizes the philosophical basis for the TCP   design.  Section 3 offers both a detailed description of the actions   required of TCP when various events occur (arrival of new segments,   user calls, errors, etc.) and the details of the formats of TCP   segments. 
  230.  
  231. 1.4.  Interfaces 
  232.  
  233.   The TCP interfaces on one side to user or application processes and on   the other side to a lower level protocol such as Internet Protocol. 
  234.  
  235.   The interface between an application process and the TCP is   illustrated in reasonable detail.  This interface consists of a set of   calls much like the calls an operating system provides to an   application process for manipulating files.  For example, there are   calls to open and close connections and to send and receive letters on   established connections.  It is also expected that the TCP can   asynchronously communicate with application programs.  Although   considerable freedom is permitted to TCP implementors to design   interfaces which are appropriate to a particular operating system   environment, a minimum functionality is required at the TCP/user   interface for any valid implementation. 
  236.  
  237.   The interface between TCP and lower level protocol is essentially   unspecified except that it is assumed there is a mechanism whereby the   two levels can asynchronously pass information to each other.   Typically, one expects the lower level protocol to specify this   interface.  TCP is designed to work in a very general environment of   interconnected networks.  The lower level protocol which is assumed   throughout this document is the Internet Protocol [2]. 
  238.  
  239. 1.5.  Operation 
  240.  
  241.   As noted above, the primary purpose of the TCP is to provide reliable,   securable logical circuit or connection service between pairs of   processes.  To provide this service on top of a less reliable internet   communication system requires facilities in the following areas: 
  242.  
  243.     Basic Data Transfer     Reliability     Flow Control     Multiplexing     Connections     Precedence and Security 
  244.  
  245.   The basic operation of the TCP in each of these areas is described in   the following paragraphs. 
  246.  
  247.                                                                  [Page 3] 
  248.  
  249.  
  250.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Introduction 
  251.  
  252.     Basic Data Transfer: 
  253.  
  254.     The TCP is able to transfer a continuous stream of octets in each     direction between its users by packaging some number of octets into     segments for transmission through the internet system.  In this     stream mode, the TCPs decide when to block and forward data at their     own convenience. 
  255.  
  256.     For users who desire a record-oriented service, the TCP also permits     the user to submit records, called letters, for transmission.  When     the sending user indicates a record boundary (end-of-letter), this     causes the TCPs to promptly forward and deliver data up to that     point to the receiver. 
  257.  
  258.   Reliability: 
  259.  
  260.     The TCP must recover from data that is damaged, lost, duplicated, or     delivered out of order by the internet communication system.  This     is achieved by assigning a sequence number to each octet     transmitted, and requiring a positive acknowledgment (ACK) from the     receiving TCP.  If the ACK is not received within a timeout     interval, the data is retransmitted.  At the receiver, the sequence     numbers are used to correctly order segments that may be received     out of order and to eliminate duplicates.  Damage is handled by     adding a checksum to each segment transmitted, checking it at the     receiver, and discarding damaged segments. 
  261.  
  262.     As long as the TCPs continue to function properly and the internet     system does not become completely partitioned, no transmission     errors will affect the users.  TCP recovers from internet     communication system errors. 
  263.  
  264.   Flow Control: 
  265.  
  266.     TCP provides a means for the receiver to govern the amount of data     sent by the sender.  This is achieved by returning a "window" with     every ACK indicating a range of acceptable sequence numbers beyond     the last segment successfully received.  For stream mode, the window     indicates an allowed number of octets that the sender may transmit     before receiving further permission.  For record mode, the window     indicates an allowed amount of buffer space the sender may consume,     this may be more than the number of data octets transmitted if there     is a mismatch between letter size and buffer size. 
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274. [Page 4]                                                                 
  275.  
  276.  
  277. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                             Introduction 
  278.  
  279.  
  280.  
  281.   Multiplexing: 
  282.  
  283.     To allow for many processes within a single Host to use TCP     communication facilities simultaneously, the TCP provides a set of     addresses or ports within each host.  Concatenated with the network     and host addresses from the internet communication layer, this forms     a socket.  A pair of sockets uniquely identifies each connection.     That is, a socket may be simultaneously used in multiple     connections. 
  284.  
  285.     The binding of ports to processes is handled independently by each     Host.  However, it proves useful to attach frequently used processes     (e.g., a "logger" or timesharing service) to fixed sockets which are     made known to the public.  These services can then be accessed     through the known addresses.  Establishing and learning the port     addresses of other processes may involve more dynamic mechanisms. 
  286.  
  287.   Connections: 
  288.  
  289.     The reliability and flow control mechanisms described above require     that TCPs initialize and maintain certain status information for     each data stream.  The combination of this information, including     sockets, sequence numbers, and window sizes, is called a connection.     Each connection is uniquely specified by a pair of sockets     identifying its two sides. 
  290.  
  291.     When two processes wish to communicate, their TCP's must first     establish a connection (initialize the status information on each     side).  When their communication is complete, the connection is     terminated or closed to free the resources for other uses. 
  292.  
  293.     Since connections must be established between unreliable hosts and     over the unreliable internet communication system, a handshake     mechanism with clock-based sequence numbers is used to avoid     erroneous initialization of connections. 
  294.  
  295.   Precedence and Security: 
  296.  
  297.     The users of TCP may indicate the security and precedence of their     communication.  Provision is made for default values to be used when     these features are not needed. 
  298.  
  299.      
  300.  
  301.  
  302.  
  303.  
  304.  
  305.  
  306.  
  307.                                                                 [Page 5] 
  308.  
  309.  
  310.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol 
  311.  
  312.  
  313.  
  314.  
  315.  
  316.  
  317.  
  318.  
  319.  
  320.  
  321.  
  322.  
  323.  
  324.  
  325.  
  326.  
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340.  
  341.  
  342.  
  343.  
  344.  
  345.  
  346.  
  347.  
  348.  
  349.  
  350.  
  351.  
  352.  
  353.  
  354.  
  355.  
  356.  
  357.  
  358.  
  359.  
  360.  
  361.  
  362.  
  363.  
  364.  [Page 6]                                                                 
  365.  
  366.  
  367. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol 
  368.  
  369.  
  370.  
  371.                              2.  PHILOSOPHY 
  372.  
  373. 2.1.  Elements of the Internetwork System 
  374.  
  375.   The internetwork environment consists of hosts connected to networks   which are in turn interconnected via gateways.  It is assumed here   that the networks may be either local networks (e.g., the ETHERNET) or   large networks (e.g., the ARPANET), but in any case are based on   packet switching technology.  The active agents that produce and   consume messages are processes.  Various levels of protocols in the   networks, the gateways, and the hosts support an interprocess   communication system that provides two-way data flow on logical   connections between process ports. 
  376.  
  377.   We specifically assume that data is transmitted from host to host   through means of a set of  networks.  When we say network, we have in   mind a packet switched network (PSN).  This assumption is probably   unnecessary, since a circuit switched network or a hybrid combination   of the two could also be used; but for concreteness, we explicitly   assume that the hosts are connected to one or more packet switches of   a PSN. 
  378.  
  379.   The term packet is used generically here to mean the data of one   transaction between a host and a packet switch.  The format of data   blocks exchanged between the packet switches in a network will   generally not be of concern to us. 
  380.  
  381.   Hosts are computers attached to a network, and from the communication   network's point of view, are the sources and destinations of packets.   Processes are viewed as the active elements in host computers (in   accordance with the fairly common definition of a process as a program   in execution).  Even terminals and files or other I/O devices are   viewed as communicating with each other through the use of processes.   Thus, all communication is viewed as inter-process communication. 
  382.  
  383.   Since a process may need to distinguish among several communication   streams between itself and another process (or processes), we imagine   that each process may have a number of ports through which it   communicates with the ports of other processes. 
  384.  
  385. 2.2.  Model of Operation 
  386.  
  387.   Processes transmit data by calling on the TCP and passing buffers of   data as arguments.  The TCP packages the data from these buffers into   segments and calls on the internet module to transmit each segment to   the destination TCP.  The receiving TCP places the data from a segment   into the receiving user's buffer and notifies the receiving user.  The   TCPs include control information in the segments which they use to   ensure reliable ordered data transmission. 
  388.  
  389.                                                                  [Page 7] 
  390.  
  391.  
  392.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Philosophy 
  393.  
  394.  
  395.  
  396.   The model of internet communication is that there is an internet   protocol module associated with each TCP which provides an interface   to the local network.  This internet module packages TCP segments   inside internet datagrams and routes these datagrams to a destination   internet module or intermediate gateway.  To transmit the datagram   through the local network, it is embedded in a local network packet. 
  397.  
  398.   The packet switches may perform further packaging, fragmentation, or   other operations to achieve the delivery of the local packet to the   destination internet module. 
  399.  
  400.   At a gateway between networks, the internet datagram is "unwrapped"   from its local packet and examined to determine through which network   the internet datagram should travel next.  The internet datagram is   then "wrapped" in a local packet suitable to the next network and   routed to the next gateway, or to the final destination. 
  401.  
  402.   A gateway is permitted to break up an internet datagram into smaller   internet datagram fragments if this is necessary for transmission   through the next network.  To do this, the gateway produces a set of   internet datagrams; each carrying a fragment.  Fragments may be broken   into smaller ones at intermediate gateways.  The internet datagram   fragment format is designed so that the destination internet module   can reassemble fragments into internet datagrams. 
  403.  
  404.   A destination internet module unwraps the segment from the datagram   (after reassembling the datagram, if necessary) and passes it to the   destination TCP. 
  405.  
  406.   This simple model of the operation glosses over many details.  One   important feature is the type of service.  This provides information   to the gateway (or internet module) to guide it in selecting the   service parameters to be used in traversing the next network.   Included in the type of service information is the precedence of the   datagram.  Datagrams may also carry security information to permit   host and gateways that operate in multilevel secure environments to   properly segregate datagrams for security considerations. 
  407.  
  408. 2.3.  The Host Environment 
  409.  
  410.   The TCP is assumed to be a module in a time sharing operating system.   The users access the TCP much like they would access the file system.   The TCP may call on other operating system functions, for example, to   manage data structures.  The actual interface to the network is   assumed to be controlled by a device driver module.  The TCP does not   call on the network device driver directly, but rather calls on the   internet datagram protocol module which may in turn call on the device   driver. 
  411.  
  412.  [Page 8]                                                                 
  413.  
  414.  
  415. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                               Philosophy 
  416.  
  417.  
  418.  
  419.   Though it is assumed here that processes are supported by the host   operating system, the mechanisms of TCP do not preclude implementation   of the TCP in a front-end processor.  However, in such an   implementation, a host-to-front-end protocol must provide the   functionality to support the type of TCP-user interface described   above. 
  420.  
  421. 2.4.  Interfaces 
  422.  
  423.   The TCP/user interface provides for calls made by the user on the TCP   to OPEN or CLOSE a connection, to SEND or RECEIVE data, or to obtain   STATUS about a connection.  These calls are like other calls from user   programs on the operating system, for example, the calls to open, read   from, and close a file. 
  424.  
  425.   The TCP/internet interface provides calls to send and receive   datagrams addressed to TCP modules in hosts anywhere in the internet   system.  These calls have parameters for passing the address, type of   service, precedence, security, and other control information. 
  426.  
  427. 2.5.  Relation to Other Protocols 
  428.  
  429.   The following diagram illustrates the place of the TCP in the protocol   hierarchy: 
  430.  
  431.                                             +------+ +-----+ +-----+       +-----+                            |Telnet| | FTP | |Voice|  ...  |     |  Application Level         +------+ +-----+ +-----+       +-----+                                  |   |         |             |                                    +-----+     +-----+       +-----+                                 | TCP |     | RTP |  ...  |     |  Host Level                     +-----+     +-----+       +-----+                                    |           |             |                                    +-------------------------------+                                 |      Internet Protocol        |  Gateway Level                  +-------------------------------+                                                |                                                    +---------------------------+                                     |   Local Network Protocol  |    Network Level                    +---------------------------+                                                  |                                      
  432.  
  433.  
  434.  
  435.                          Protocol Relationships 
  436.  
  437.                                Figure 2. 
  438.  
  439.                                                                  [Page 9] 
  440.  
  441.  
  442.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Philosophy 
  443.  
  444.  
  445.  
  446.   It is expected that the TCP will be able to support higher level   protocols efficiently.  It should be easy to interface higher level   protocols like the ARPANET Telnet [3] or AUTODIN II THP to the TCP. 
  447.  
  448. 2.6.  Reliable Communication 
  449.  
  450.   A stream of data sent on a TCP connection is delivered reliably and in   order at the destination. 
  451.  
  452.   Transmission is made reliable via the use of sequence numbers and   acknowledgments.  Conceptually, each octet of data is assigned a   sequence number.  The sequence number of the first octet of data in a   segment is the sequence number transmitted with that segment and is   called the segment sequence number.  Segments also carry an   acknowledgment number which is the sequence number of the next   expected data octet of transmissions in the reverse direction.  When   the TCP transmits a segment, it puts a copy on a retransmission queue   and starts a timer; when the acknowledgment for that data is received,   the segment is deleted from the queue.  If the acknowledgment is not   received before the timer runs out, the segment is retransmitted. 
  453.  
  454.   An acknowledgment by TCP does not guarantee that the data has been   delivered to the end user, but only that the receiving TCP has taken   the responsibility to do so. 
  455.  
  456.   To govern the flow of data into a TCP, a flow control mechanism is   employed.  The the data receiving TCP reports a window to the sending   TCP.  This window specifies the number of octets, starting with the   acknowledgment number that the data receiving TCP is currently   prepared to receive. 
  457.  
  458. 2.7.  Connection Establishment and Clearing 
  459.  
  460.   To identify the separate data streams that a TCP may handle, the TCP   provides a port identifier.  Since port identifiers are selected   independently by each operating system, TCP, or user, they might not   be unique.  To provide for unique addresses at each TCP, we   concatenate an internet address identifying the TCP with a port   identifier to create a socket which will be unique throughout all   networks connected together. 
  461.  
  462.   A connection is fully specified by the pair of sockets at the ends.  A   local socket may participate in many connections to different foreign   sockets.  A connection can be used to carry data in both directions,   that is, it is "full duplex". 
  463.  
  464.   TCPs are free to associate ports with processes however they choose.   However, several basic concepts seem necessary in any implementation. 
  465.  
  466.  [Page 10]                                                                
  467.  
  468.  
  469. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                               Philosophy 
  470.  
  471.  
  472.  
  473.   There must be well-known sockets which the TCP associates only with   the "appropriate" processes by some means.  We envision that processes   may "own" ports, and that processes can only initiate connections on   the ports they own.  (Means for implementing ownership is a local   issue, but we envision a Request Port user command, or a method of   uniquely allocating a group of ports to a given process, e.g., by   associating the high order bits of a port name with a given process.) 
  474.  
  475.   A connection is specified in the OPEN call by the local port and   foreign socket arguments.  In return, the TCP supplies a (short) local   connection name by which the user refers to the connection in   subsequent calls.  There are several things that must be remembered   about a connection.  To store this information we imagine that there   is a data structure called a Transmission Control Block (TCB).  One   implementation strategy would have the local connection name be a   pointer to the TCB for this connection.  The OPEN call also specifies   whether the connection establishment is to be actively pursued, or to   be passively waited for. 
  476.  
  477.   A passive OPEN request means that the process wants to accept incoming   connection requests rather than attempting to initiate a connection.   Often the process requesting a passive OPEN will accept a connection   request from any caller.  In this case a foreign socket of all zeros   is used to denote an unspecified socket.  Unspecified foreign sockets   are allowed only on passive OPENs. 
  478.  
  479.   A service process that wished to provide services for unknown other   processes could issue a passive OPEN request with an unspecified   foreign socket.  Then a connection could be made with any process that   requested a connection to this local socket.  It would help if this   local socket were known to be associated with this service. 
  480.  
  481.   Well-known sockets are a convenient mechanism for a priori associating   a socket address with a standard service.  For instance, the   "Telnet-Server" process might be permanently assigned to a particular   socket, and other sockets might be reserved for File Transfer, Remote   Job Entry, Text Generator, Echoer, and Sink processes (the last three   being for test purposes).  A socket address might be reserved for   access to a "Look-Up" service which would return the specific socket   at which a newly created service would be provided.  The concept of a   well-known socket is part of the TCP specification, but the assignment   of sockets to services is outside this specification. 
  482.  
  483.   Processes can issue passive OPENs and wait for matching calls from   other processes and be informed by the TCP when connections have been   established.  Two processes which issue calls to each other at the   same time are correctly connected.  This flexibility is critical for 
  484.  
  485.  
  486.  
  487.                                                                [Page 11] 
  488.  
  489.  
  490.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Philosophy 
  491.  
  492.  
  493.  
  494.   the support of distributed computing in which components act   asynchronously with respect to each other. 
  495.  
  496.   There are two cases for matching the sockets in the local request and   an incoming segment.  In the first case, the local request has fully   specified the foreign socket.  In this case, the match must be exact.   In the second case, the local request has left the foreign socket   unspecified.  In this case, any foreign socket is acceptable as long   as the local sockets match. 
  497.  
  498.   If there are several pending passive OPENs (recorded in TCBs) with the   same local socket, an incoming segment should be matched to a request   with the specific foreign socket in the segment, if such a request   exists, before selecting a request with an unspecified foreign socket. 
  499.  
  500.   The procedures to establish and clear connections utilize synchronize   (SYN) and finis (FIN) control flags and involve an exchange of three   messages.  This exchange has been termed a three-way hand shake [4]. 
  501.  
  502.   A connection is initiated by the rendezvous of an arriving segment   containing a SYN and a waiting TCB entry created by a user OPEN   command.  The matching of local and foreign sockets determines when a   connection has been initiated.  The connection becomes "established"   when sequence numbers have been synchronized in both directions. 
  503.  
  504.   The clearing of a connection also involves the exchange of segments,   in this case carrying the FIN control flag. 
  505.  
  506. 2.8.  Data Communication 
  507.  
  508.   The data that flows on a connection may be thought of as a stream of   octets, or as a sequence of records.  In TCP the records are called   letters and are of variable length.  The sending user indicates in   each SEND call whether the data in that call completes a letter by the   setting of the end-of-letter parameter. 
  509.  
  510.   The length of a letter may be such that it must be broken into   segments before it can be transmitted to its destination.  We assume   that the segments will normally be reassembled into a letter before   being passed to the receiving process.  A segment may contain all or a   part of a letter, but a segment never contains parts of more than one   letter.  The end of a letter is marked by the appearance of an EOL   control flag in a segment.  A sending TCP is allowed to collect data   from the sending user and to send that data in segments at its own   convenience, until the end of letter is signaled then it must send all   unsent data.  When a receiving TCP has a complete letter, it must not   wait for more data from the sending TCP before passing the letter to   the receiving process. 
  511.  
  512.  [Page 12]                                                                
  513.  
  514.  
  515. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                               Philosophy 
  516.  
  517.  
  518.  
  519.   There is a coupling between letters as sent and the use of buffers of   data that cross the TCP/user interface.  Each time an end-of-letter   (EOL) flag is associated with data placed into the receiving user's   buffer, the buffer is returned to the user for processing even if the   buffer is not filled.  If a letter is longer than the user's buffer,   the letter is passed to the user in buffer size units, the last of   which may be only partly full.  The receiving TCP's buffer size may be   communicated to the sending TCP when the connection is being   established. 
  520.  
  521.   The TCP is responsible for regulating the flow of segments on the   connections, as a way of preventing itself from becoming saturated or   overloaded with traffic.  This is done using a window flow control   mechanism.  The data receiving TCP reports to the data sending TCP a   window which is the range of sequence numbers of data octets that data   receiving TCP is currently prepared to accept. 
  522.  
  523.   TCP also provides a means to communicate to the receiver of data that   at some point further along in the data stream than the receiver is   currently reading there is urgent data.  TCP does not attempt to   define what the user specifically does upon being notified of pending   urgent data, but the general notion is that the receiving process   should take action to read through the end urgent data quickly. 
  524.  
  525. 2.9.  Precedence and Security 
  526.  
  527.   The TCP makes use of the internet protocol type of service field and   security option to provide precedence and security on a per connection   basis to TCP users.  Not all TCP modules will necessarily function in   a multilevel secure environment, some may be limited to unclassified   use only, and others may operate at only one security level and   compartment.  Consequently, some TCP implementations and services to   users may be limited to a subset of the multilevel secure case. 
  528.  
  529.   TCP modules which operate in a multilevel secure environment should   properly mark outgoing segments with the security, compartment, and   precedence.  Such TCP modules should also provide to their users or   higher level protocols such as Telnet or THP an interface to allow   them to specify the desired security level, compartment, and   precedence of connections. 
  530.  
  531. 2.10.  Robustness Principle 
  532.  
  533.   TCP implementations should follow a general principle of robustness:   be conservative in what you do, be liberal in what you accept from   others. 
  534.  
  535.    
  536.  
  537.                                                                 [Page 13] 
  538.  
  539.  
  540.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol 
  541.  
  542.  
  543.  
  544.  
  545.  
  546.  
  547.  
  548.  
  549.  
  550.  
  551.  
  552.  
  553.  
  554.  
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559.  
  560.  
  561.  
  562.  
  563.  
  564.  
  565.  
  566.  
  567.  
  568.  
  569.  
  570.  
  571.  
  572.  
  573.  
  574.  
  575.  
  576.  
  577.  
  578.  
  579.  
  580.  
  581.  
  582.  
  583.  
  584.  
  585.  
  586.  
  587.  
  588.  
  589.  
  590.  
  591.  
  592.  
  593.  
  594.  [Page 14]                                                                
  595.  
  596.  
  597. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol 
  598.  
  599.  
  600.  
  601.                       3.  FUNCTIONAL SPECIFICATION 
  602.  
  603. 3.1.  Header Format 
  604.  
  605.   TCP segments are sent as internet datagrams.  The Internet Protocol   header carries several information fields, including the source and   destination host addresses [2].  A TCP header follows the internet   header, supplying information specific to the TCP protocol.  This   division allows for the existence of host level protocols other than   TCP. 
  606.  
  607.   TCP Header Format 
  608.  
  609.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |          Source Port          |       Destination Port        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                        Sequence Number                        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                    Acknowledgment Number                      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |  Data |           |U|A|E|R|S|F|                               |    | Offset| Reserved  |R|C|O|S|Y|I|            Window             |    |       |           |G|K|L|T|N|N|                               |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |           Checksum            |         Urgent Pointer        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                    Options                    |    Padding    |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  610.  
  611.                             TCP Header Format 
  612.  
  613.           Note that one tick mark represents one bit position. 
  614.  
  615.                                Figure 3. 
  616.  
  617.   Source Port:  16 bits 
  618.  
  619.     The source port number. 
  620.  
  621.   Destination Port:  16 bits 
  622.  
  623.     The destination port number. 
  624.  
  625.  
  626.  
  627.                                                                 [Page 15] 
  628.  
  629.  
  630.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  631.  
  632.  
  633.  
  634.   Sequence Number:  32 bits 
  635.  
  636.     The sequence number of the first data octet in this segment (except     when SYN is present). 
  637.  
  638.   Acknowledgment Number:  32 bits 
  639.  
  640.     If the ACK control bit is set this field contains the value of the     next sequence number the sender of the segment is expecting to     receive.  Once a connection is established this is always sent. 
  641.  
  642.   Data Offset:  4 bits 
  643.  
  644.     The number of 32 bit words in the TCP Header.  This indicates where     the data begins.  The TCP header including options is an integral     number of 32 bits long. 
  645.  
  646.   Reserved:  6 bits 
  647.  
  648.     Reserved for future use.  Must be zero. 
  649.  
  650.   Control Bits:  8 bits (from left to right): 
  651.  
  652.     URG:  Urgent Pointer field significant     ACK:  Acknowledgment field significant     EOL:  End of Letter     RST:  Reset the connection     SYN:  Synchronize sequence numbers     FIN:  No more data from sender 
  653.  
  654.   Window:  16 bits 
  655.  
  656.     The number of data octets beginning with the one indicated in the     acknowledgment field which the sender of this segment is willing to     accept. 
  657.  
  658.   Checksum:  16 bits 
  659.  
  660.     The checksum field is the 16 bit one's complement of the one's     complement sum of all 16 bit words in the header and text.  If a     segment contains an odd number of header and text octets to be     checksummed, the last octet is padded on the right with zeros to     form a 16 bit word for checksum purposes.  The pad is not     transmitted as part of the segment.  While computing the checksum,     the checksum field itself is replaced with zeros. 
  661.  
  662.     The checksum also covers a 96 bit pseudo header conceptually     prefixed to the TCP header.  This pseudo header contains the Source 
  663.  
  664.  [Page 16]                                                                
  665.  
  666.  
  667. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  668.  
  669.  
  670.  
  671.     Address, the Destination Address, the Protocol, and TCP length.     This gives the TCP protection against misrouted segments.  This     information is carried in the Internet Protocol and is transferred     across the TCP/Network interface in the arguments or results of     calls by the TCP on the IP. 
  672.  
  673.                      +--------------------------+                      |      Source Address      |                      +--------------------------+                      |    Destination Address   |                      +--------------------------+                      | zero | PTCL | TCP Length |                      +--------------------------+ 
  674.  
  675.       The TCP Length is the TCP header plus the data length in octets       (this is not an explicitly transmitted quantity, but is computed       from the total length, and the header length). 
  676.  
  677.   Urgent Pointer:  16 bits 
  678.  
  679.     This field communicates the current value of the urgent pointer as a     positive offset from the sequence number in this segment.  The     urgent pointer points to the sequence number of the octet following     the urgent data.  This field should only be interpreted in segments     with the URG control bit set. 
  680.  
  681.   Options:  variable 
  682.  
  683.     Options may occupy space at the end of the TCP header and are a     multiple of 8 bits in length.  All options are included in the     checksum.  An option may begin on any octet boundary.  There are two     cases for the format of an option: 
  684.  
  685.       Case 1:  A single octet of option-kind. 
  686.  
  687.       Case 2:  An octet of option-kind, an octet of option-length, and                the actual option-data octets. 
  688.  
  689.     The option-length counts the two octets of option-kind and     option-length as well as the option-data octets. 
  690.  
  691.     Note that the list of options may be shorter than the data offset     field might imply.  The content of the header beyond the     End-of-Option option should be header padding (i.e., zero). 
  692.  
  693.     A TCP must implement all options. 
  694.  
  695.  
  696.  
  697.                                                                 [Page 17] 
  698.  
  699.  
  700.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  701.  
  702.  
  703.  
  704.     Currently defined options include (kind indicated in octal): 
  705.  
  706.       Kind     Length    Meaning       ----     ------    -------        0         -       End of option list.        1         -       No-Operation.       100        -       Reserved.       105        4       Buffer Size.        
  707.  
  708.     Specific Option Definitions 
  709.  
  710.       End of Option List 
  711.  
  712.         +--------+         |00000000|         +--------+          Kind=0 
  713.  
  714.         This option code indicates the end of the option list.  This         might not coincide with the end of the TCP header according to         the Data Offset field.  This is used at the end of all options,         not the end of each option, and need only be used if the end of         the options would not otherwise coincide with the end of the TCP         header. 
  715.  
  716.       No-Operation 
  717.  
  718.         +--------+         |00000001|         +--------+          Kind=1 
  719.  
  720.         This option code may be used between options, for example, to         align the beginning of a subsequent option on a word boundary.         There is no guarantee that senders will use this option, so         receivers must be prepared to process options even if they do         not begin on a word boundary. 
  721.  
  722.       Buffer Size 
  723.  
  724.         +--------+--------+---------+--------+         |01000101|00000100|    buffer size   |         +--------+--------+---------+--------+          Kind=105 Length=4 
  725.  
  726.  
  727.  
  728.  
  729.  
  730. [Page 18]                                                                
  731.  
  732.  
  733. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  734.  
  735.  
  736.  
  737.         Buffer Size Option Data:  16 bits 
  738.  
  739.           If this option is present, then it communicates the receive           buffer size at the TCP which sends this segment.  This field           should only be sent in the initial connection request (i.e.,           in segments with the SYN control bit set).  If this option is           not used, the default buffer size of one octet is assumed. 
  740.  
  741.   Padding:  variable 
  742.  
  743.     The TCP header padding is used to ensure that the TCP header ends     and data begins on a 32 bit boundary.  The padding is composed of     zeros. 
  744.  
  745. 3.2.  Terminology 
  746.  
  747.   Before we can discuss very much about the operation of the TCP we need   to introduce some detailed terminology.  The maintenance of a TCP   connection requires the remembering of several variables.  We conceive   of these variables being stored in a connection record called a   Transmission Control Block or TCB.  Among the variables stored in the   TCB are the local and remote socket numbers, the security and   precedence of the connection, pointers to the user's send and receive   buffers, pointers to the retransmit queue and to the current segment.   In addition several variables relating to the send and receive   sequence numbers are stored in the TCB. 
  748.  
  749.     Send Sequence Variables 
  750.  
  751.       SND.UNA - send unacknowledged       SND.NXT - send sequence       SND.WND - send window       SND.BS  - send buffer size       SND.UP  - send urgent pointer       SND.WL  - send sequence number used for last window update       SND.LBB - send last buffer beginning       ISS     - initial send sequence number 
  752.  
  753.     Receive Sequence Variables 
  754.  
  755.       RCV.NXT - receive sequence       RCV.WND - receive window       RCV.BS  - receive buffer size       RCV.UP  - receive urgent pointer       RCV.LBB - receive last buffer beginning       IRS     - initial receive sequence number 
  756.  
  757.  
  758.  
  759.                                                                 [Page 19] 
  760.  
  761.  
  762.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  763.  
  764.  
  765.  
  766.   The following diagrams may help to relate some of these variables to   the sequence space. 
  767.  
  768.   Send Sequence Space 
  769.  
  770.                    1         2          3          4                     ----------|----------|----------|----------                       SND.UNA    SND.NXT    SND.UNA                                                   +SND.WND         
  771.  
  772.         1 - old sequence numbers which have been acknowledged           2 - sequence numbers of unacknowledged data                     3 - sequence numbers allowed for new data transmission          4 - future sequence numbers which are not yet allowed   
  773.  
  774.                           Send Sequence Space 
  775.  
  776.                                Figure 4.           
  777.  
  778.   Receive Sequence Space 
  779.  
  780.                        1          2          3                          ----------|----------|----------                            RCV.NXT    RCV.NXT                                             +RCV.WND         
  781.  
  782.         1 - old sequence numbers which have been acknowledged           2 - sequence numbers allowed for new reception                  3 - future sequence numbers which are not yet allowed   
  783.  
  784.                          Receive Sequence Space 
  785.  
  786.                                Figure 5.           
  787.  
  788.   There are also some variables used frequently in the discussion that   take their values from the fields of the current segment. 
  789.  
  790.  
  791.  
  792.  
  793.  
  794.  
  795.  
  796.  
  797.  
  798.  [Page 20]                                                                
  799.  
  800.  
  801. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  802.  
  803.  
  804.  
  805.     Current Segment Variables 
  806.  
  807.       SEG.SEQ - segment sequence number       SEG.ACK - segment acknowledgment number       SEG.LEN - segment length       SEG.WND - segment window       SEG.UP  - segment urgent pointer       SEG.PRC - segment precedence value 
  808.  
  809.   A connection progresses through a series of states during its   lifetime.  The states are:  LISTEN, SYN-SENT, SYN-RECEIVED,   ESTABLISHED, FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, TIME-WAIT, CLOSE-WAIT, CLOSING,   and the fictional state CLOSED.  CLOSED is fictional because it   represents the state when there is no TCB, and therefore, no   connection.  Briefly the meanings of the states are: 
  810.  
  811.     LISTEN - represents waiting for a connection request from any remote     TCP and port. 
  812.  
  813.     SYN-SENT - represents waiting for a matching connection request     after having sent a connection request. 
  814.  
  815.     SYN-RECEIVED - represents waiting for a confirming connection     request acknowledgment after having both received and sent a     connection request. 
  816.  
  817.     ESTABLISHED - represents an open connection, ready to transmit and     receive data segments. 
  818.  
  819.     FIN-WAIT-1 - represents waiting for a connection termination request     from the remote TCP, or an acknowledgment of the connection     termination request previously sent. 
  820.  
  821.     FIN-WAIT-2 - represents waiting for a connection termination request     from the remote TCP. 
  822.  
  823.     TIME-WAIT - represents waiting for enough time to pass to be sure     the remote TCP received the acknowledgment of its connection     termination request. 
  824.  
  825.     CLOSE-WAIT - represents waiting for a connection termination request     from the local user. 
  826.  
  827.     CLOSING - represents waiting for a connection termination request     acknowledgment from the remote TCP. 
  828.  
  829.     CLOSED - represents no connection state at all. 
  830.  
  831.  
  832.  
  833.                                                                [Page 21] 
  834.  
  835.  
  836.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  837.  
  838.  
  839.  
  840.   A TCP connection progresses from one state to another in response to   events.  The events are the user calls, OPEN, SEND, RECEIVE, CLOSE,   ABORT, and STATUS; the incoming segments, particularly those   containing the SYN and FIN flags; and timeouts. 
  841.  
  842.   The Glossary contains a more complete list of terms and their   definitions. 
  843.  
  844.   The state diagram in figure 6 only illustrates state changes, together   with the causing events and resulting actions, but addresses neither   error conditions nor actions which are not connected with state   changes.  In a later section, more detail is offered with respect to   the reaction of the TCP to events. 
  845.  
  846.  
  847.  
  848.  
  849.  
  850.  
  851.  
  852.  
  853.  
  854.  
  855.  
  856.  
  857.  
  858.  
  859.  
  860.  
  861.  
  862.  
  863.  
  864.  
  865.  
  866.  
  867.  
  868.  
  869.  
  870.  
  871.  
  872.  
  873.  
  874.  
  875.  
  876.  
  877.  
  878.  
  879.  
  880.  
  881.  
  882. [Page 22]                                                                
  883.  
  884.  
  885. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  886.  
  887.  
  888.  
  889.                                                                    +---------+ ---------\      active OPEN                                 |  CLOSED |            \    -----------                                 +---------+<---------\   \   create TCB                                   |     ^              \   \  snd SYN                        passive OPEN |     |   CLOSE        \   \                               ------------ |     | ----------       \   \                              create TCB  |     | delete TCB         \   \                                        V     |                      \   \                                    +---------+            CLOSE    |    \                                  |  LISTEN |          ---------- |     |                                 +---------+          delete TCB |     |                      rcv SYN      |     |     SEND              |     |                     -----------   |     |    -------            |     V    +---------+      snd SYN,ACK  /       \   snd SYN          +---------+  |         |<-----------------           ------------------>|         |  |   SYN   |                    rcv SYN                     |   SYN   |  |   RCVD  |<-----------------------------------------------|   SENT  |  |         |                    snd ACK                     |         |  |         |------------------           -------------------|         |  +---------+   rcv ACK of SYN  \       /  rcv SYN,ACK       +---------+    |           --------------   |     |   -----------                      |                  x         |     |     snd ACK                        |                            V     V                                    |  CLOSE                   +---------+                                  | -------                  |  ESTAB  |                                  | snd FIN                  +---------+                                  |                   CLOSE    |     |    rcv FIN                         V                  -------   |     |    -------                       +---------+          snd FIN  /       \   snd ACK          +---------+  |  FIN    |<-----------------           ------------------>|  CLOSE  |  | WAIT-1  |------------------           -------------------|   WAIT  |  +---------+          rcv FIN  \       /   CLOSE            +---------+    | rcv ACK of FIN   -------   |     |   -------                          | --------------   snd ACK   |     |   snd FIN                          V        x                   V     V                                  +---------+                  +---------+                                |FINWAIT-2|                  | CLOSING |                                +---------+                  +---------+                                  | rcv FIN                          | rcv ACK of FIN                     | -------    Timeout=2MSL          | --------------                     V snd ACK    ------------          V   delete TCB                     +---------+     delete TCB   +---------+                                |TIME WAIT|----------------->| CLOSED  |                                +---------+                  +---------+                               
  890.  
  891.                       TCP Connection State Diagram                                Figure 6. 
  892.  
  893.                                                                 [Page 23] 
  894.  
  895.  
  896.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  897.  
  898.  
  899.  
  900. 3.3.  Sequence Numbers 
  901.  
  902.   A fundamental notion in the design is that every octet of data sent   over a TCP connection has a sequence number.  Since every octet is   sequenced, each of them can be acknowledged.  The acknowledgment   mechanism employed is cumulative so that an acknowledgment of sequence   number X indicates that all octets up to but not including X have been   received.  This mechanism allows for straight-forward duplicate   detection in the presence of retransmission.  Numbering of octets   within a segment is that the first data octet immediately following   the header is the lowest numbered, and the following octets are   numbered consecutively. 
  903.  
  904.   It is essential to remember that the actual sequence number space is   finite, though very large.  This space ranges from 0 to 2**32 - 1.   Since the space is finite, all arithmetic dealing with sequence   numbers must be performed modulo 2**32.  This unsigned arithmetic   preserves the relationship of sequence numbers as they cycle from   2**32 - 1 to 0 again.  There are some subtleties to computer modulo   arithmetic, so great care should be taken in programming the   comparison of such values.  The typical kinds of sequence number   comparisons which the TCP must perform include: 
  905.  
  906.     (a)  Determining that an acknowledgment refers to some sequence          number sent but not yet acknowledged. 
  907.  
  908.     (b)  Determining that all sequence numbers occupied by a segment          have been acknowledged (e.g., to remove the segment from a          retransmission queue). 
  909.  
  910.     (c)  Determining that an incoming segment contains sequence numbers          which are expected (i.e., that the segment "overlaps" the          receive window). 
  911.  
  912.  
  913.  
  914.  
  915.  
  916.  
  917.  
  918.  
  919.  
  920.  
  921.  
  922.  
  923.  
  924.  
  925.  
  926.  
  927.  
  928. [Page 24]                                                                
  929.  
  930.  
  931. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  932.  
  933.  
  934.  
  935.   On send connections the following comparisons are needed: 
  936.  
  937.     older sequence numbers                        newer sequence numbers 
  938.  
  939.                                              SND.UNA                SEG.ACK                 SND.NXT              |                      |                       |             ----|----XXXXXXX------XXXXXXXXXX---------XXXXXX----|----             |    |            |    |             |         |                      |            |                  |                             Segment 1    Segment 2          Segment 3           
  940.  
  941.                       <----- sequence space -----> 
  942.  
  943.                    Sending Sequence Space Information 
  944.  
  945.                                Figure 7. 
  946.  
  947.     SND.UNA = oldest unacknowledged sequence number 
  948.  
  949.     SND.NXT = next sequence number to be sent 
  950.  
  951.     SEG.ACK = acknowledgment (next sequence number expected by the               acknowledging TCP) 
  952.  
  953.     SEG.SEQ = first sequence number of a segment 
  954.  
  955.     SEG.SEQ+SEG.LEN-1 = last sequence number of a segment 
  956.  
  957.   A new acknowledgment (called an "acceptable ack"), is one for which   the inequality below holds: 
  958.  
  959.     SND.UNA < SEG.ACK =< SND.NXT 
  960.  
  961.   All arithmetic is modulo 2**32 and that comparisons are unsigned.   "=<" means "less than or equal". 
  962.  
  963.   A segment on the retransmission queue is fully acknowledged if the sum   of its sequence number and length is less than the acknowledgment   value in the incoming segment. 
  964.  
  965.   SEG.LEN is the number of octets occupied by the data in the segment.   It is important to note that SEG.LEN must be non-zero; segments which   do not occupy any sequence space (e.g., empty acknowledgment segments)   are never placed on the retransmission queue, so would not go through   this particular test. 
  966.  
  967.  
  968.  
  969.                                                                 [Page 25] 
  970.  
  971.  
  972.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  973.  
  974.  
  975.  
  976.   On receive connections the following comparisons are needed: 
  977.  
  978.     older sequence numbers                        newer sequence numbers 
  979.  
  980.                                                      RCV.NXT                         RCV.NXT+RCV.WND                     |                               |                    ---------XXX|XXX------XXXXXXXXXX---------XXX|XX---------                  |  |         |                  |  |                             |            |                  |                             Segment 1    Segment 2          Segment 3           
  981.  
  982.                       <----- sequence space -----> 
  983.  
  984.                   Receiving Sequence Space Information 
  985.  
  986.                                 Figure 8. 
  987.  
  988.     RCV.NXT = next sequence number expected on incoming segments 
  989.  
  990.     RCV.NXT+RCV.WND = last sequence number expected on incoming         segments, plus one 
  991.  
  992.     SEG.SEQ = first sequence number occupied by the incoming segment 
  993.  
  994.     SEG.SEQ+SEG.LEN-1 = last sequence number occupied by the incoming         segment 
  995.  
  996.   A segment is judged to occupy a portion of valid receive sequence   space if 
  997.  
  998.      0 =< (SEG.SEQ+SEG.LEN-1 - RCV.NXT) < (RCV.NXT+RCV.WND - RCV.NXT) 
  999.  
  1000.   SEG.SEQ+SEG.LEN-1 is the last sequence number occupied by the segment;   RCV.NXT is the next sequence number expected on an incoming segment;   and RCV.NXT+RCV.WND is the right edge of the receive window. 
  1001.  
  1002.   Actually, it is a little more complicated than this.  Due to zero   windows and zero length segments, we have four cases for the   acceptability of an incoming segment: 
  1003.  
  1004.  
  1005.  
  1006.  
  1007.  
  1008.  
  1009.  
  1010.  
  1011.  
  1012.  [Page 26]                                                                
  1013.  
  1014.  
  1015. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1016.  
  1017.  
  1018.  
  1019.     Segment Receive  Test     Length  Window     ------- -------  ------------------------------------------- 
  1020.  
  1021.        0       0     SEG.SEQ = RCV.NXT 
  1022.  
  1023.        0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND 
  1024.  
  1025.       >0       0     not acceptable 
  1026.  
  1027.       >0      >0     RCV.NXT < SEG.SEQ+SEG.LEN =< RCV.NXT+RCV.WND 
  1028.  
  1029.   Note that the acceptance test for a segment, since it requires the end   of a segment to lie in the window, is somewhat more restrictive than   is absolutely necessary.  If at least the first sequence number of the   segment lies in the receive window, or if some part of the segment   lies in the receive window, then the segment might be judged   acceptable.  Thus, in figure 8, at least segments 1 and 2 are   acceptable by the strict rule, and segment 3 may or may not be,   depending on the strictness of interpretation of the rule. 
  1030.  
  1031.   Note that when the receive window is zero no segments should be   acceptable except ACK segments.  Thus, it should be possible for a TCP   to maintain a zero receive window while transmitting data and   receiving ACKs. 
  1032.  
  1033.   We have taken advantage of the numbering scheme to protect certain   control information as well.  This is achieved by implicitly including   some control flags in the sequence space so they can be retransmitted   and acknowledged without confusion (i.e., one and only one copy of the   control will be acted upon).  Control information is not physically   carried in the segment data space.  Consequently, we must adopt rules   for implicitly assigning sequence numbers to control.  The SYN and FIN   are the only controls requiring this protection, and these controls   are used only at connection opening and closing.  For sequence number   purposes, the SYN is considered to occur before the first actual data   octet of the segment in which it occurs, while the FIN is considered   to occur after the last actual data octet in a segment in which it   occurs.  The segment length includes both data and sequence space   occupying controls.  When a SYN is present then SEG.SEQ is the   sequence number of the SYN. 
  1034.  
  1035.   Initial Sequence Number Selection 
  1036.  
  1037.   The protocol places no restriction on a particular connection being   used over and over again.  A connection is defined by a pair of   sockets.  New instances of a connection will be referred to as   incarnations of the connection.  The problem that arises owing to this 
  1038.  
  1039.                                                                 [Page 27] 
  1040.  
  1041.  
  1042.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1043.  
  1044.  
  1045.  
  1046.   is -- "how does the TCP identify duplicate segments from previous   incarnations of the connection?"  This problem becomes apparent if the   connection is being opened and closed in quick succession, or if the   connection breaks with loss of memory and is then reestablished. 
  1047.  
  1048.   To avoid confusion we must prevent segments from one incarnation of a   connection from being used while the same sequence numbers may still   be present in the network from an earlier incarnation.  We want to   assure this, even if a TCP crashes and loses all knowledge of the   sequence numbers it has been using.  When new connections are created,   an initial sequence number (ISN) generator is employed which selects a   new 32 bit ISN.  The generator is bound to a (possibly fictitious) 32   bit clock whose low order bit is incremented roughly every 4   microseconds.  Thus, the ISN cycles approximately every 4.55 hours.   Since we assume that segments will stay in the network no more than   tens of seconds or minutes, at worst, we can reasonably assume that   ISN's will be unique. 
  1049.  
  1050.   For each connection there is a send sequence number and a receive   sequence number.  The initial send sequence number (ISS) is chosen by   the data sending TCP, and the initial receive sequence number (IRS) is   learned during the connection establishing procedure. 
  1051.  
  1052.   For a connection to be established or initialized, the two TCPs must   synchronize on each other's initial sequence numbers.  This is done in   an exchange of connection establishing messages carrying a control bit   called "SYN" (for synchronize) and the initial sequence numbers.  As a   shorthand, messages carrying the SYN bit are also called "SYNs".   Hence, the solution requires a suitable mechanism for picking an   initial sequence number and a slightly involved handshake to exchange   the ISN's.  A "three way handshake" is necessary because sequence   numbers are not tied to a global clock in the network, and TCPs may   have different mechanisms for picking the ISN's.  The receiver of the   first SYN has no way of knowing whether the segment was an old delayed   one or not, unless it remembers the last sequence number used on the   connection (which is not always possible), and so it must ask the   sender to verify this SYN. 
  1053.  
  1054.   The "three way handshake" and the advantages of a "clock-driven"   scheme are discussed in [4]. 
  1055.  
  1056.   Knowing When to Keep Quiet 
  1057.  
  1058.   To be sure that a TCP does not create a segment that carries a   sequence number which may be duplicated by an old segment remaining in   the network, the TCP must keep quiet for a maximum segment lifetime   (MSL) before assigning any sequence numbers upon starting up or   recovering from a crash in which memory of sequence numbers in use was 
  1059.  
  1060.  [Page 28]                                                                
  1061.  
  1062.  
  1063. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1064.  
  1065.  
  1066.  
  1067.   lost.  For this specification the MSL is taken to be 2 minutes.  This   is an engineering choice, and may be changed if experience indicates   it is desirable to do so.  Note that if a TCP is reinitialized in some   sense, yet retains its memory of sequence numbers in use, then it need   not wait at all; it must only be sure to use sequence numbers larger   than those recently used. 
  1068.  
  1069.   It should be noted that this strategy does not protect against   spoofing or other replay type duplicate message problems. 
  1070.  
  1071. 3.4.  Establishing a connection 
  1072.  
  1073.   The "three-way handshake" is the procedure used to establish a   connection.  This procedure normally is initiated by one TCP and   responded to by another TCP.  The procedure also works if two TCP   simultaneously initiate the procedure.  When simultaneous attempt   occurs, the TCP receives a "SYN" segment which carries no   acknowledgment after it has sent a "SYN".  Of course, the arrival of   an old duplicate "SYN" segment can potentially make it appear, to the   recipient, that a simultaneous connection initiation is in progress.   Proper use of "reset" segments can disambiguate these cases.  Several   examples of connection initiation follow.  Although these examples do   not show connection synchronization using data-carrying segments, this   is perfectly legitimate, so long as the receiving TCP doesn't deliver   the data to the user until it is clear the data is valid (i.e., the   data must be buffered at the receiver until the connection reaches the   ESTABLISHED state).  The three-way handshake reduces the possibility   of false connections.  It is the implementation of a trade-off between   memory and messages to provide information for this checking. 
  1074.  
  1075.   The simplest three-way handshake is shown in figure 9 below.  The   figures should be interpreted in the following way.  Each line is   numbered for reference purposes.  Right arrows (-->) indicate   departure of a TCP segment from TCP A to TCP B, or arrival of a   segment at B from A.  Left arrows (<--), indicate the reverse.   Ellipsis (...) indicates a segment which is still in the network   (delayed).  An "XXX" indicates a segment which is lost or rejected.   Comments appear in parentheses.  TCP states represent the state AFTER   the departure or arrival of the segment (whose contents are shown in   the center of each line).  Segment contents are shown in abbreviated   form, with sequence number, control flags, and ACK field.  Other   fields such as window, addresses, lengths, and text have been left out   in the interest of clarity. 
  1076.  
  1077.  
  1078.  
  1079.  
  1080.  
  1081.  
  1082.  
  1083.                                                                [Page 29] 
  1084.  
  1085.  
  1086.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1087.  
  1088.  
  1089.  
  1090.    
  1091.  
  1092.       TCP A                                                TCP B 
  1093.  
  1094.   1.  CLOSED                                               LISTEN 
  1095.  
  1096.   2.  SYN-SENT    --> <SEQ=100><CTL=SYN>               --> SYN-RECEIVED 
  1097.  
  1098.   3.  ESTABLISHED <-- <SEQ=300><ACK=101><CTL=SYN,ACK>  <-- SYN-RECEIVED 
  1099.  
  1100.   4.  ESTABLISHED --> <SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>       --> ESTABLISHED 
  1101.  
  1102.   5.  ESTABLISHED --> <SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK><DATA> --> ESTABLISHED 
  1103.  
  1104.           Basic 3-Way Handshake for Connection Synchronization 
  1105.  
  1106.                                 Figure 9. 
  1107.  
  1108.   In line 2 of figure 9, TCP A begins by sending a SYN segment   indicating that it will use sequence numbers starting with sequence   number 100.  In line 3, TCP B sends a SYN and acknowledges the SYN it   received from TCP A.  Note that the acknowledgment field indicates TCP   B is now expecting to hear sequence 101, acknowledging the SYN which   occupied sequence 100. 
  1109.  
  1110.   At line 4, TCP A responds with an empty segment containing an ACK for   TCP B's SYN; and in line 5, TCP A sends some data.  Note that the   sequence number of the segment in line 5 is the same as in line 4   because the ACK does not occupy sequence number space (if it did, we   would wind up ACKing ACK's!). 
  1111.  
  1112.   Simultaneous initiation is only slightly more complex, as is shown in   figure 10.  Each TCP cycles from CLOSED to SYN-SENT to SYN-RECEIVED to   ESTABLISHED. 
  1113.  
  1114.   The principle reason for the three-way handshake is to prevent old   duplicate connection initiations from causing confusion.  To deal with   this, a special control message, reset, has been devised.  If the   receiving TCP is in a  non-synchronized state (i.e., SYN-SENT,   SYN-RECEIVED), it returns to LISTEN on receiving an acceptable reset.   If the TCP is in one of the synchronized states (ESTABLISHED,   FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, TIME-WAIT, CLOSE-WAIT, CLOSING), it aborts the   connection and informs its user.  We discuss this latter case under   "half-open" connections below. 
  1115.  
  1116.  
  1117.  
  1118.  
  1119.  
  1120.  [Page 30]                                                                
  1121.  
  1122.  
  1123. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1124.  
  1125.  
  1126.  
  1127.    
  1128.  
  1129.       TCP A                                        TCP B 
  1130.  
  1131.   1.  CLOSED                                       CLOSED 
  1132.  
  1133.   2.  SYN-SENT     --> <SEQ=100><CTL=SYN>          ... 
  1134.  
  1135.   3.  SYN-RECEIVED <-- <SEQ=300><CTL=SYN>          <-- SYN-SENT 
  1136.  
  1137.   4.               ... <SEQ=100><CTL=SYN>          --> SYN-RECEIVED 
  1138.  
  1139.   5.  SYN-RECEIVED --> <SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK> ... 
  1140.  
  1141.   6.  ESTABLISHED  <-- <SEQ=301><ACK=101><CTL=ACK> <-- SYN-RECEIVED 
  1142.  
  1143.   7.               ... <SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK> --> ESTABLISHED 
  1144.  
  1145.                 Simultaneous Connection Synchronization 
  1146.  
  1147.                                Figure 10. 
  1148.  
  1149.    
  1150.  
  1151.       TCP A                                                TCP B 
  1152.  
  1153.   1.  CLOSED                                               LISTEN 
  1154.  
  1155.   2.  SYN-SENT    --> <SEQ=100><CTL=SYN>               ... 
  1156.  
  1157.   3.  (duplicate) ... <SEQ=1000><CTL=SYN>              --> SYN-RECEIVED 
  1158.  
  1159.   4.  SYN-SENT    <-- <SEQ=300><ACK=1001><CTL=SYN,ACK> <-- SYN-RECEIVED 
  1160.  
  1161.   5.  SYN-SENT    --> <SEQ=1001><CTL=RST>              --> LISTEN    
  1162.  
  1163.   6.              ... <SEQ=100><CTL=SYN>               --> SYN-RECEIVED 
  1164.  
  1165.   7.  SYN-SENT    <-- <SEQ=400><ACK=101><CTL=SYN,ACK>  <-- SYN-RECEIVED 
  1166.  
  1167.   8.  ESTABLISHED --> <SEQ=101><ACK=401><CTL=ACK>      --> ESTABLISHED 
  1168.  
  1169.                     Recovery from Old Duplicate SYN 
  1170.  
  1171.                                Figure 11. 
  1172.  
  1173.   As a simple example of recovery from old duplicates, consider 
  1174.  
  1175.                                                                 [Page 31] 
  1176.  
  1177.  
  1178.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1179.  
  1180.  
  1181.  
  1182.   figure 11.  At line 3, an old duplicate SYN arrives at TCP B.  TCP B   cannot tell that this is an old duplicate, so it responds normally   (line 4).  TCP A detects that the ACK field is incorrect and returns a   RST (reset) with its SEQ field selected to make the segment   believable.  TCP B, on receiving the RST, returns to the LISTEN state.   When the original SYN (pun intended) finally arrives at line 6, the   synchronization proceeds normally.  If the SYN at line 6 had arrived   before the RST, a more complex exchange might have occurred with RST's   sent in both directions. 
  1183.  
  1184.   Half-Open Connections and Other Anomalies 
  1185.  
  1186.   An established connection is said to be  "half-open" if one of the   TCPs has closed or aborted the connection at its end without the   knowledge of the other, or if the two ends of the connection have   become desynchronized owing to a crash that resulted in loss of   memory.  Such connections will automatically become reset if an   attempt is made to send data in either direction.  However, half-open   connections are expected to be unusual, and the recovery procedure is   mildly involved. 
  1187.  
  1188.   If at site A the connection no longer exists, then an attempt by the   user at site B to send any data on it will result in the site B TCP   receiving a reset control message.  Such a message should indicate to   the site B TCP that something is wrong, and it is expected to abort   the connection. 
  1189.  
  1190.   Assume that two user processes A and B are communicating with one   another when a crash occurs causing loss of memory to A's TCP.   Depending on the operating system supporting A's TCP, it is likely   that some error recovery mechanism exists.  When the TCP is up again,   A is likely to start again from the beginning or from a recovery   point.  As a result, A will probably try to OPEN the connection again   or try to SEND on the connection it believes open.  In the latter   case, it receives the error message "connection not open" from the   local (A's) TCP.  In an attempt to establish the connection, A's TCP   will send a segment containing SYN.  This scenario leads to the   example shown in figure 12.  After TCP A crashes, the user attempts to   re-open the connection.  TCP B, in the meantime, thinks the connection   is open. 
  1191.  
  1192.  
  1193.  
  1194.  
  1195.  
  1196.  
  1197.  
  1198.  
  1199.  
  1200.  [Page 32]                                                                
  1201.  
  1202.  
  1203. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1204.  
  1205.  
  1206.  
  1207.    
  1208.  
  1209.       TCP A                                           TCP B 
  1210.  
  1211.   1.  (CRASH)                               (send 300,receive 100) 
  1212.  
  1213.   2.  CLOSED                                           ESTABLISHED 
  1214.  
  1215.   3.  SYN-SENT --> <SEQ=400><CTL=SYN>              --> (??) 
  1216.  
  1217.   4.  (!!)     <-- <SEQ=300><ACK=100><CTL=ACK>     <-- ESTABLISHED 
  1218.  
  1219.   5.  SYN-SENT --> <SEQ=100><CTL=RST>              --> (Abort!!) 
  1220.  
  1221.   6.                                                   CLOSED 
  1222.  
  1223.   7.  SYN-SENT --> <SEQ=400><CTL=SYN>              --> 
  1224.  
  1225.                      Half-Open Connection Discovery 
  1226.  
  1227.                                Figure 12. 
  1228.  
  1229.   When the SYN arrives at line 3, TCP B, being in a synchronized state,   responds with an acknowledgment indicating what sequence it next   expects to hear (ACK 100).  TCP A sees that this segment does not   acknowledge anything it sent and, being unsynchronized, sends a reset   (RST) because it has detected a half-open connection.  TCP B aborts at   line 5.  TCP A will continue to try to establish the connection; the   problem is now reduced to the basic 3-way handshake of figure 9. 
  1230.  
  1231.   An interesting alternative case occurs when TCP A crashes and TCP B   tries to send data on what it thinks is a synchronized connection.   This is illustrated in figure 13.  In this case, the data arriving at   TCP A from TCP B (line 2) is unacceptable because no such connection   exists, so TCP A sends a RST.  The RST is acceptable so TCP B   processes it and aborts the connection. 
  1232.  
  1233.  
  1234.  
  1235.  
  1236.  
  1237.  
  1238.  
  1239.  
  1240.  
  1241.  
  1242.  
  1243.  
  1244.  
  1245.                                                                 [Page 33] 
  1246.  
  1247.  
  1248.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1249.  
  1250.  
  1251.  
  1252.    
  1253.  
  1254.         TCP A                                              TCP B 
  1255.  
  1256.   1.  (CRASH)                                   (send 300,receive 100) 
  1257.  
  1258.   2.  (??)    <-- <SEQ=300><ACK=100><DATA=10><CTL=ACK> <-- ESTABLISHED 
  1259.  
  1260.   3.          --> <SEQ=100><CTL=RST>                   --> (ABORT!!) 
  1261.  
  1262.            Active Side Causes Half-Open Connection Discovery 
  1263.  
  1264.                                Figure 13. 
  1265.  
  1266.   In figure 14, we find the two TCPs A and B with passive connections   waiting for SYN.  An old duplicate arriving at TCP B (line 2) stirs B   into action.  A SYN-ACK is returned (line 3) and causes TCP A to   generate a RST (the ACK in line 3 is not acceptable).  TCP B accepts   the reset and returns to its passive LISTEN state. 
  1267.  
  1268.    
  1269.  
  1270.       TCP A                                         TCP B 
  1271.  
  1272.   1.  LISTEN                                        LISTEN 
  1273.  
  1274.   2.       ... <SEQ=Z><CTL=SYN>                -->  SYN-RECEIVED 
  1275.  
  1276.   3.  (??) <-- <SEQ=X><ACK=Z+1><CTL=SYN,ACK>   <--  SYN-RECEIVED 
  1277.  
  1278.   4.       --> <SEQ=Z+1><CTL=RST>              -->  (return to LISTEN!) 
  1279.  
  1280.   5.  LISTEN                                        LISTEN 
  1281.  
  1282.        Old Duplicate SYN Initiates a Reset on two Passive Sockets 
  1283.  
  1284.                                Figure 14. 
  1285.  
  1286.   A variety of other cases are possible, all of which are accounted for   by the following rules for RST generation and processing. 
  1287.  
  1288.   Reset Generation 
  1289.  
  1290.   As a general rule, reset (RST) should be sent whenever a segment   arrives which apparently is not intended for the current or a future   incarnation of the connection.  A reset should not be sent if it is   not clear that this is the case.  Thus, if any segment arrives for a   nonexistent connection, a reset should be sent.  If a segment ACKs 
  1291.  
  1292.  [Page 34]                                                                
  1293.  
  1294.  
  1295. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1296.  
  1297.  
  1298.  
  1299.   something which has never been sent on the current connection, then   one of the following two cases applies. 
  1300.  
  1301.   1.  If the connection is in any non-synchronized state (LISTEN,   SYN-SENT, SYN-RECEIVED) or if the connection does not exist, a reset   (RST) should be formed and sent for any segment that acknowledges   something not yet sent.  The RST should take its SEQ field from the   ACK field of the offending segment (if the ACK control bit was set),   and its ACK bit should be reset (zero), except to refuse a initial   SYN.  A reset is also sent if an incoming segment has a security level   or compartment which does not exactly match the level and compartment   requested for the connection.  If the precedence of the incoming   segment is less than the precedence level requested a reset is sent. 
  1302.  
  1303.   2.  If the connection is in a synchronized state (ESTABLISHED,   FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, TIME-WAIT, CLOSE-WAIT, CLOSING), any   unacceptable segment should elicit only an empty acknowledgment   segment containing the current send-sequence number and an   acknowledgment indicating the next sequence number expected to be   received. 
  1304.  
  1305.   Reset Processing 
  1306.  
  1307.   All reset (RST) segments are validated by checking their SEQ-fields.   A reset is valid if its sequence number is in the window.  In the case   of a RST received in response to an initial SYN any sequence number is   acceptable if the ACK field acknowledges the SYN. 
  1308.  
  1309.   The receiver of a RST first validates it, then changes state.  If the   receiver was in the LISTEN state, it ignores it.  If the receiver was   in SYN-RECEIVED state and had previously been in the LISTEN state,   then the receiver returns to the LISTEN state, otherwise the receiver   aborts the connection and goes to the CLOSED state.  If the receiver   was in any other state, it aborts the connection and advises the user   and goes to the CLOSED state. 
  1310.  
  1311. 3.5.  Closing a Connection 
  1312.  
  1313.   CLOSE is an operation meaning "I have no more data to send."  The   notion of closing a full-duplex connection is subject to ambiguous   interpretation, of course, since it may not be obvious how to treat   the receiving side of the connection.  We have chosen to treat CLOSE   in a simplex fashion.  The user who CLOSEs may continue to RECEIVE   until he is told that the other side has CLOSED also.  Thus, a program   could initiate several SENDs followed by a CLOSE, and then continue to   RECEIVE until signaled that a RECEIVE failed because the other side   has CLOSED.  We assume that the TCP will signal a user, even if no   RECEIVEs are outstanding, that the other side has closed, so the user 
  1314.  
  1315.                                                                 [Page 35] 
  1316.  
  1317.  
  1318.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1319.  
  1320.  
  1321.  
  1322.   can terminate his side gracefully.  A TCP will reliably deliver all   buffers SENT before the connection was CLOSED so a user who expects no   data in return need only wait to hear the connection was CLOSED   successfully to know that all his data was received at the destination   TCP. 
  1323.  
  1324.   There are essentially three cases: 
  1325.  
  1326.     1) The user initiates by telling the TCP to CLOSE the connection 
  1327.  
  1328.     2) The remote TCP initiates by sending a FIN control signal 
  1329.  
  1330.     3) Both users CLOSE simultaneously 
  1331.  
  1332.   Case 1:  Local user initiates the close 
  1333.  
  1334.     In this case, a FIN segment can be constructed and placed on the     outgoing segment queue.  No further SENDs from the user will be     accepted by the TCP, and it enters the FIN-WAIT-1 state.  RECEIVEs     are allowed in this state.  All segments preceding and including FIN     will be retransmitted until acknowledged.  When the other TCP has     both acknowledged the FIN and sent a FIN of its own, the first TCP     can ACK this FIN.  It should be noted that a TCP receiving a FIN     will ACK but not send its own FIN until its user has CLOSED the     connection also. 
  1335.  
  1336.   Case 2:  TCP receives a FIN from the network 
  1337.  
  1338.     If an unsolicited FIN arrives from the network, the receiving TCP     can ACK it and tell the user that the connection is closing.  The     user should respond with a CLOSE, upon which the TCP can send a FIN     to the other TCP.  The TCP then waits until its own FIN is     acknowledged whereupon it deletes the connection.  If an ACK is not     forthcoming, after a timeout the connection is aborted and the user     is told. 
  1339.  
  1340.   Case 3:  both users close simultaneously 
  1341.  
  1342.     A simultaneous CLOSE by users at both ends of a connection causes     FIN segments to be exchanged.  When all segments preceding the FINs     have been processed and acknowledged, each TCP can ACK the FIN it     has received.  Both will, upon receiving these ACKs, delete the     connection. 
  1343.  
  1344.  
  1345.  
  1346.  
  1347.  
  1348.  
  1349.  
  1350. [Page 36]                                                                
  1351.  
  1352.  
  1353. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1354.  
  1355.  
  1356.  
  1357.    
  1358.  
  1359.       TCP A                                                TCP B 
  1360.  
  1361.   1.  ESTABLISHED                                          ESTABLISHED 
  1362.  
  1363.   2.  (Close)       FIN-WAIT-1  --> <SEQ=100><CTL=FIN>               --> CLOSE-WAIT 
  1364.  
  1365.   3.  FIN-WAIT-2  <-- <SEQ=300><ACK=101><CTL=ACK>      <-- CLOSE-WAIT 
  1366.  
  1367.   4.                                                       (Close)       TIME-WAIT   <-- <SEQ=301><CTL=FIN>               <-- CLOSING 
  1368.  
  1369.   5.  TIME-WAIT   --> <SEQ=100><ACK=301><CTL=ACK>      --> CLOSED 
  1370.  
  1371.   6.  (2 MSL)       CLOSED 
  1372.  
  1373.                          Normal Close Sequence 
  1374.  
  1375.                                Figure 15. 
  1376.  
  1377.    
  1378.  
  1379.       TCP A                                                TCP B 
  1380.  
  1381.   1.  ESTABLISHED                                          ESTABLISHED 
  1382.  
  1383.   2.  (Close)                                              (Close)       FIN-WAIT-1  --> <SEQ=100><CTL=FIN>               ... FIN-WAIT-1                   <-- <SEQ=300><CTL=FIN>               <--                   ... <SEQ=100><CTL=FIN>               --> 
  1384.  
  1385.   3.  CLOSING     --> <SEQ=100><ACK=301><CTL=ACK>      ... CLOSING                   <-- <SEQ=300><ACK=101><CTL=ACK>      <--                   ... <SEQ=100><ACK=301><CTL=ACK>      --> 
  1386.  
  1387.   4.  CLOSED                                               CLOSED 
  1388.  
  1389.                       Simultaneous Close Sequence 
  1390.  
  1391.                                Figure 16. 
  1392.  
  1393.  
  1394.  
  1395.  
  1396.  
  1397.  
  1398.  
  1399.                                                                [Page 37] 
  1400.  
  1401.  
  1402.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1403.  
  1404.  
  1405.  
  1406. 3.6.  Precedence and Security 
  1407.  
  1408.   The intent is that connection be allowed only between ports operating   with exactly the same security and compartment values and at the   higher of the precedence level requested by the two parts. 
  1409.  
  1410.   The precedence levels are: 
  1411.  
  1412.     flash override - 111     flash          - 110     immediate      - 10X     priority       - 01X     routine        - 00X 
  1413.  
  1414.   The security levels are: 
  1415.  
  1416.     top secret    - 11     secret        - 10     confidential  - 01     unclassified  - 00 
  1417.  
  1418.   The compartments are assigned by the Defense Communications Agency.   The defaults are precedence:  routine, security:  unclassified,   compartment:  zero.  A host which does not implement precedence or   security feature should clear these fields to zero for segments it   sends. 
  1419.  
  1420.   A connection attempt with mismatched security/compartment values or a   lower precedence value should be rejected by sending a reset. 
  1421.  
  1422.   Note that TCP modules which operate only at the default value of   precedence will still have to check the precedence of incoming   segments and possibly raise the precedence level they use on the   connection. 
  1423.  
  1424. 3.7.  Data Communication 
  1425.  
  1426.   Once the connection is established data is communicated by the   exchange of segments.  Because segments may be lost due to errors   (checksum test failure), or network congestion, TCP uses   retransmission (after a timeout) to ensure delivery of every segment.   Duplicate segments may arrive due to network or TCP retransmission.   As discussed in the section on sequence numbers the TCP performs   certain tests on the sequence and acknowledgment numbers in the   segments to verify their acceptability. 
  1427.  
  1428.   The sender of data keeps track of the next sequence number to use in   the variable SND.NXT.  The receiver of data keeps track of the next 
  1429.  
  1430.  [Page 38]                                                                
  1431.  
  1432.  
  1433. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1434.  
  1435.  
  1436.  
  1437.   sequence number to expect in the variable RCV.NXT.  The sender of data   keeps track of the oldest unacknowledged sequence number in the   variable SND.UNA.  If the data flow is momentarily idle and all data   sent has been acknowledged then the three variables will be equal. 
  1438.  
  1439.   When the sender creates a segment and transmits it the sender advances   SND.NXT.  When the receiver accepts a segment it advances RCV.NXT and   sends an acknowledgment.  When the data sender receives an   acknowledgment it advances SND.UNA.  The extent to which the values of   these variables differ is a measure of the delay in the communication. 
  1440.  
  1441.   Normally the amount by which the variables are advanced is the length   of the data in the segment.  However, when letters are used there are   special provisions for coordination the sequence numbers, the letter   boundaries, and the receive buffer boundaries. 
  1442.  
  1443.   End of Letter Sequence Number Adjustments 
  1444.  
  1445.   There is provision in TCP for the receiver of data to optionally   communicate to the sender of data on a connection at the time of the   connection synchronization the receiver's buffer size.  If this is   done the receiver must use this fixed size of buffers for the lifetime   of the connection.  If a buffer size is communicated then there is a   coordination between receive buffers, letters, and sequence numbers. 
  1446.  
  1447.   Each time a buffer is completed either due to being filled or due to   an end of letter, the sequence number is incremented through the end   of that buffer. 
  1448.  
  1449.   That is, whenever an EOL is transmitted, the sender advances its send   sequence number, SND.NXT, by an amount sufficient to consume all the   unused space in the receiver's buffer.  The amount of space consumed   in this fashion is subtracted from the send window just as is the   space consumed by actual data. 
  1450.  
  1451.   And, whenever an EOL is received, the receiver advances its receive   sequence number, RCV.NXT, by an amount sufficient to consume all the   unused space in the receiver's buffer.  The amount of space consumed   in this fashion is subtracted from the receive window just as is the   space consumed by actual data. 
  1452.  
  1453.  
  1454.  
  1455.  
  1456.  
  1457.  
  1458.  
  1459.  
  1460.  
  1461.                                                                 [Page 39] 
  1462.  
  1463.  
  1464.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1465.  
  1466.  
  1467.  
  1468.     older sequence numbers                        newer sequence numbers 
  1469.  
  1470.             |           Buffer 1            |   Buffer 2                    |                               |                           ----+-------------------------------+-----------------              XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX+++++++++++                                |                    |          |                               |<-----SEG.LEN------>|          |                               |                    |          |                               |                    |          |                            SEG.SEQ                 A          B                   
  1471.  
  1472.                     XXX - data octets from segment                      +++ - phantom data              
  1473.  
  1474.                       <----- sequence space -----> 
  1475.  
  1476.                         End of Letter Adjustment 
  1477.  
  1478.                                Figure 17. 
  1479.  
  1480.   In the case illustrated above, if the segment does not carry an EOL   flag, the next value of SND.NXT or RCV.NXT will be A.  If it does   carry an EOL flag, the next value will be B. 
  1481.  
  1482.   The exchange of buffer size and sequencing information is done in   units of octets.  If no buffer size is stated, then the buffer size is   assumed to be 1 octet.  The receiver tells the sender the size of the   buffer in a SYN segment that contains the 16 bit buffer size data in   an option field in the TCP header. 
  1483.  
  1484.   Each EOL advances the sequence number (SN) to the next buffer boundary 
  1485.  
  1486.     While LBB < SEG.SEQ+SEG.LEN     Do LBB <- LBB + BS End     SN <- LBB 
  1487.  
  1488.     where LBB is the Last Buffer Beginning, and BS is the buffer size. 
  1489.  
  1490.   The CLOSE user call implies an end of letter, as does the FIN control   flag in an incoming segment. 
  1491.  
  1492.   The Communication of Urgent Information 
  1493.  
  1494.   The objective of the TCP urgent mechanism is to allow the sending user   to stimulate the receiving user to accept some urgent data and to   permit the receiving TCP to indicate to the receiving user when all   the currently known urgent data has been received by the user. 
  1495.  
  1496.  [Page 40]                                                                
  1497.  
  1498.  
  1499. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1500.  
  1501.  
  1502.  
  1503.   This mechanism permits a point in the data stream to be designated as   the end of "urgent" information.  Whenever this point is in advance of   the receive sequence number (RCV.NXT) at the receiving TCP, that TCP   should tell the user to go into "urgent mode"; when the receive   sequence number catches up to the urgent pointer, the TCP should tell   user to go into "normal mode".  If the urgent pointer is updated while   the user is in "read fast" mode, the update will be invisible to the   user. 
  1504.  
  1505.   The method employs a urgent field which is carried in all segments   transmitted.  The URG control flag indicates that the urgent field is   meaningful and should be added to the segment sequence number to yield   the urgent pointer.  The absence of this flag indicates that the   urgent pointer has not changed. 
  1506.  
  1507.   To send an urgent indication the user must also send at least one data   octet.  If the sending user also indicates end of letter, timely   delivery of the urgent information to the destination process is   enhanced. 
  1508.  
  1509.   Managing the Window 
  1510.  
  1511.   The window sent in each segment indicates the range of sequence number   the sender of the window (the data receiver) is currently prepared to   accept.  There is an assumption that this is related to the currently   available data buffer space available for this connection.  The window   information is a guideline to be aimed at. 
  1512.  
  1513.   Indicating a large window encourages transmissions.  If more data   arrives than can be accepted, it will be discarded.  This will result   in excessive retransmissions, adding unnecessarily to the load on the   network and the TCPs.  Indicating a small window may restrict the   transmission of data to the point of introducing a round trip delay   between each new segment transmitted. 
  1514.  
  1515.   The mechanisms provided allow a TCP to advertise a large window and to   subsequently advertise a much smaller window without having accepted   that much data.  This, so called "shrinking the window," is strongly   discouraged.  The robustness principle dictates that TCPs will not   shrink the window themselves, but will be prepared for such behavior   on the part of other TCPs. 
  1516.  
  1517.   The sending TCP must be prepared to accept and send at least one octet   of new data even if the send window is zero.  The sending TCP should   regularly retransmit to the receiving TCP even when the window is   zero.  Two minutes is recommended for the retransmission interval when   the window is zero.  This retransmission is essential to guarantee 
  1518.  
  1519.  
  1520.  
  1521.                                                                [Page 41] 
  1522.  
  1523.  
  1524.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1525.  
  1526.  
  1527.  
  1528.   that when either TCP has a zero window the re-opening of the window   will be reliably reported to the other. 
  1529.  
  1530.   The sending TCP packages the data to be transmitted into segments   which fit the current window, and may repackage segments on the   retransmission queue.  Such repackaging is not required, but may be   helpful. 
  1531.  
  1532.   Users must keep reading connections they close for sending until the   TCP says no more data. 
  1533.  
  1534.   In a connection with a one-way data flow, the window information will   be carried in acknowledgment segments that all have the same sequence   number so there will be no way to reorder them if they arrive out of   order.  This is not a serious problem, but it will allow the window   information to be on occasion temporarily based on old reports from   the data receiver. 
  1535.  
  1536. 3.8.  Interfaces 
  1537.  
  1538.   There are of course two interfaces of concern:  the user/TCP interface   and the TCP/IP interface.  We have a fairly elaborate model of the   user/TCP interface, but only a sketch of the interface to the lower   level protocol module. 
  1539.  
  1540.   User/TCP Interface 
  1541.  
  1542.     The functional description of user commands to the TCP is, at best,     fictional, since every operating system will have different     facilities.  Consequently, we must warn readers that different TCP     implementations may have different user interfaces.  However, all     TCPs must provide a certain minimum set of services to guarantee     that all TCP implementations can support the same protocol     hierarchy.  This section specifies the functional interfaces     required of all TCP implementations. 
  1543.  
  1544.     TCP User Commands 
  1545.  
  1546.       The following sections functionally characterize a USER/TCP       interface.  The notation used is similar to most procedure or       function calls in high level languages, but this usage is not       meant to rule out trap type service calls (e.g., SVCs, UUOs,       EMTs). 
  1547.  
  1548.       The user commands described below specify the basic functions the       TCP must perform to support interprocess communication.       Individual implementations should define their own exact format,       and may provide combinations or subsets of the basic functions in 
  1549.  
  1550.  [Page 42]                                                                
  1551.  
  1552.  
  1553. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1554.  
  1555.  
  1556.  
  1557.       single calls.  In particular, some implementations may wish to       automatically OPEN a connection on the first SEND or RECEIVE       issued by the user for a given connection. 
  1558.  
  1559.       In providing interprocess communication facilities, the TCP must       not only accept commands, but must also return information to the       processes it serves.  The latter consists of: 
  1560.  
  1561.         (a) general information about a connection (e.g., interrupts,         remote close, binding of unspecified foreign socket). 
  1562.  
  1563.         (b) replies to specific user commands indicating success or         various types of failure. 
  1564.  
  1565.       Open 
  1566.  
  1567.         Format:  OPEN (local port, foreign socket, active/passive         [, buffer size] [, timeout] [, precedence]         [, security/compartment]) -> local connection name 
  1568.  
  1569.         We assume that the local TCP is aware of the identity of the         processes it serves and will check the authority of the process         to use the connection specified.  Depending upon the         implementation of the TCP, the local network and TCP identifiers         for the source address will either be supplied by the TCP or by         the processes that serve it (e.g., the program which interfaces         the TCP network).  These considerations are the result of         concern about security, to the extent that no TCP be able to         masquerade as another one, and so on.  Similarly, no process can         masquerade as another without the collusion of the TCP. 
  1570.  
  1571.         If the active/passive flag is set to passive, then this is a         call to LISTEN for an incoming connection.  A passive open may         have either a fully specified foreign socket to wait for a         particular connection or an unspecified foreign socket to wait         for any call.  A fully specified passive call can be made active         by the subsequent execution of a SEND. 
  1572.  
  1573.         A full-duplex transmission control block (TCB) is created and         partially filled in with data from the OPEN command parameters. 
  1574.  
  1575.         On an active OPEN command, the TCP will begin the procedure to         synchronize (i.e., establish) the connection at once. 
  1576.  
  1577.         The buffer size, if present, indicates that the caller will         always receive data from the connection in that size of buffers.         This buffer size is a measure of the buffer between the user and 
  1578.  
  1579.  
  1580.  
  1581.                                                                [Page 43] 
  1582.  
  1583.  
  1584.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1585.  
  1586.  
  1587.  
  1588.         the local TCP.  The buffer size between the two TCPs may be         different. 
  1589.  
  1590.         The timeout, if present, permits the caller to set up a timeout         for all buffers transmitted on the connection.  If a buffer is         not successfully delivered to the destination within the timeout         period, the TCP will abort the connection.  The present global         default is 30 seconds.  The buffer retransmission rate may vary;         most likely, it will be related to the measured time for         responses from the remote TCP. 
  1591.  
  1592.         The TCP or some component of the operating system will verify         the users authority to open a connection with the specified         precedence or security/compartment.  The absence of precedence         or security/compartment specification in the OPEN call indicates         the default values should be used. 
  1593.  
  1594.         TCP will accept incoming requests as matching only if the         security/compartment information is exactly the same and only if         the precedence is equal to or higher than the precedence         requested in the OPEN call. 
  1595.  
  1596.         The precedence for the connection is the higher of the values         requested in the OPEN call and received from the incoming         request, and fixed at that value for the life of the connection. 
  1597.  
  1598.         Depending on the TCP implementation, either a local connection         name will be returned to the user by the TCP, or the user will         specify this local connection name (in which case another         parameter is needed in the call).  The local connection name can         then be used as a short hand term for the connection defined by         the <local socket, foreign socket> pair. 
  1599.  
  1600.       Send 
  1601.  
  1602.         Format:  SEND(local connection name, buffer address, byte count,         EOL flag, URGENT flag [, timeout]) 
  1603.  
  1604.         This call causes the data contained in the indicated user buffer         to be sent on the indicated connection.  If the connection has         not been opened, the SEND is considered an error.  Some         implementations may allow users to SEND first; in which case, an         automatic OPEN would be done.  If the calling process is not         authorized to use this connection, an error is returned. 
  1605.  
  1606.         If the EOL flag is set, the data is the End Of a Letter, and the         EOL bit will be set in the last TCP segment created from the 
  1607.  
  1608.  
  1609.  
  1610. [Page 44]                                                                
  1611.  
  1612.  
  1613. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1614.  
  1615.  
  1616.  
  1617.         buffer.  If the EOL flag is not set, subsequent SENDs will         appear to be part of the same letter. 
  1618.  
  1619.         If the URGENT flag is set, segments resulting from this call         will have the urgent pointer set to indicate that some of the         data associated with this call is urgent.  This facility, for         example, can be used to simulate "break" signals from terminals         or error or completion codes from I/O devices.  The semantics of         this signal to the receiving process are unspecified.  The         receiving TCP will signal the urgent condition to the receiving         process as long as the urgent pointer indicates that data         preceding the urgent pointer has not been consumed by the         receiving process.  The purpose of urgent is to stimulate the         receiver to accept some urgent data and to indicate to the         receiver when all the currently known urgent data has been         received. 
  1620.  
  1621.         The number of times the sending user's TCP signals urgent will         not necessarily be equal to the number of times the receiving         user will be notified of the presence of urgent data. 
  1622.  
  1623.         If no foreign socket was specified in the OPEN, but the         connection is established (e.g., because a LISTENing connection         has become specific due to a foreign segment arriving for the         local socket), then the designated buffer is sent to the implied         foreign socket.  In general, users who make use of OPEN with an         unspecified foreign socket can make use of SEND without ever         explicitly knowing the foreign socket address. 
  1624.  
  1625.         However, if a SEND is attempted before the foreign socket         becomes specified, an error will be returned.  Users can use the         STATUS call to determine the status of the connection.  In some         implementations the TCP may notify the user when an unspecified         socket is bound. 
  1626.  
  1627.         If a timeout is specified, then the current timeout for this         connection is changed to the new one. 
  1628.  
  1629.         In the simplest implementation, SEND would not return control to         the sending process until either the transmission was complete         or the timeout had been exceeded.  However, this simple method         is both subject to deadlocks (for example, both sides of the         connection might try to do SENDs before doing any RECEIVEs) and         offers poor performance, so it is not recommended.  A more         sophisticated implementation would return immediately to allow         the process to run concurrently with network I/O, and,         furthermore, to allow multiple SENDs to be in progress. 
  1630.  
  1631.  
  1632.  
  1633.                                                                [Page 45] 
  1634.  
  1635.  
  1636.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1637.  
  1638.  
  1639.  
  1640.         Multiple SENDs are served in first come, first served order, so         the TCP will queue those it cannot service immediately. 
  1641.  
  1642.         We have implicitly assumed an asynchronous user interface in         which a SEND later elicits some kind of SIGNAL or         pseudo-interrupt from the serving TCP.  An alternative is to         return a response immediately.  For instance, SENDs might return         immediate local acknowledgment, even if the segment sent had not         been acknowledged by the distant TCP.  We could optimistically         assume eventual success.  If we are wrong, the connection will         close anyway due to the timeout.  In implementations of this         kind (synchronous), there will still be some asynchronous         signals, but these will deal with the connection itself, and not         with specific segments or letters. 
  1643.  
  1644.         NOTA BENE: In order for the process to distinguish among error         or success indications for different SENDs, it might be         appropriate for the buffer address to be returned along with the         coded response to the SEND request.  TCP-to-user signals are         discussed below, indicating the information which should be         returned to the calling process. 
  1645.  
  1646.       Receive 
  1647.  
  1648.         Format:  RECEIVE (local connection name, buffer address, byte         count) 
  1649.  
  1650.         This command allocates a receiving buffer associated with the         specified connection.  If no OPEN precedes this command or the         calling process is not authorized to use this connection, an         error is returned. 
  1651.  
  1652.         In the simplest implementation, control would not return to the         calling program until either the buffer was filled, or some         error occurred, but this scheme is highly subject to deadlocks.         A more sophisticated implementation would permit several         RECEIVEs to be outstanding at once.  These would be filled as,         segments arrive.  This strategy permits increased throughput at         the cost of a more elaborate scheme (possibly asynchronous) to         notify the calling program that a letter has been received or a         buffer filled. 
  1653.  
  1654.         If insufficient buffer space is given to reassemble a complete         letter, the EOL flag will not be set in the response to the         RECEIVE.  The buffer will be filled with as much data as it can         hold.  The last buffer required to hold the letter is returned         with EOL signaled. 
  1655.  
  1656.  
  1657.  
  1658. [Page 46]                                                                
  1659.  
  1660.  
  1661. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1662.  
  1663.  
  1664.  
  1665.         The remaining parts of a partly delivered letter will be placed         in buffers as they are made available via successive RECEIVEs.         If a number of RECEIVEs are outstanding, they may be filled with         parts of a single long letter or with at most one letter each.         The return codes associated with each RECEIVE will indicate what         is contained in the buffer. 
  1666.  
  1667.         If a buffer size was given in the OPEN call, then all buffers         presented in RECEIVE calls must be of exactly that size, or an         error indication will be returned. 
  1668.  
  1669.         The URGENT flag will be set only if the receiving user has         previously been informed via a TCP-to-user signal, that urgent         data is waiting.  The receiving user should thus be in         "read-fast" mode.  If the URGENT flag is on, additional urgent         data remains.  If the URGENT flag is off, this call to RECEIVE         has returned all the urgent data, and the user may now leave         "read-fast" mode. 
  1670.  
  1671.         To distinguish among several outstanding RECEIVEs and to take         care of the case that a letter is smaller than the buffer         supplied, the return code is accompanied by both a buffer         pointer and a byte count indicating the actual length of the         letter received. 
  1672.  
  1673.         Alternative implementations of RECEIVE might have the TCP         allocate buffer storage, or the TCP might share a ring buffer         with the user.  Variations of this kind will produce obvious         variation in user interface to the TCP. 
  1674.  
  1675.       Close 
  1676.  
  1677.         Format:  CLOSE(local connection name) 
  1678.  
  1679.         This command causes the connection specified to be closed.  If         the connection is not open or the calling process is not         authorized to use this connection, an error is returned.         Closing connections is intended to be a graceful operation in         the sense that outstanding SENDs will be transmitted (and         retransmitted), as flow control permits, until all have been         serviced.  Thus, it should be acceptable to make several SEND         calls, followed by a CLOSE, and expect all the data to be sent         to the destination.  It should also be clear that users should         continue to RECEIVE on CLOSING connections, since the other side         may be trying to transmit the last of its data.  Thus, CLOSE         means "I have no more to send" but does not mean "I will not         receive any more."  It may happen (if the user level protocol is         not well thought out) that the closing side is unable to get rid 
  1680.  
  1681.                                                                 [Page 47] 
  1682.  
  1683.  
  1684.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1685.  
  1686.  
  1687.  
  1688.         of all its data before timing out.  In this event, CLOSE turns         into ABORT, and the closing TCP gives up. 
  1689.  
  1690.         The user may CLOSE the connection at any time on his own         initiative, or in response to various prompts from the TCP         (e.g., remote close executed, transmission timeout exceeded,         destination inaccessible). 
  1691.  
  1692.         Because closing a connection requires communication with the         foreign TCP, connections may remain in the closing state for a         short time.  Attempts to reopen the connection before the TCP         replies to the CLOSE command will result in error responses. 
  1693.  
  1694.         Close also implies end of letter. 
  1695.  
  1696.       Status 
  1697.  
  1698.         Format:  STATUS(local connection name) 
  1699.  
  1700.         This is an implementation dependent user command and could be         excluded without adverse effect.  Information returned would         typically come from the TCB associated with the connection. 
  1701.  
  1702.         This command returns a data block containing the following         information: 
  1703.  
  1704.           local socket,           foreign socket,           local connection name,           receive window,           send window,           connection state,           number of buffers awaiting acknowledgment,           number of buffers pending receipt (including partial ones),           receive buffer size,           urgent state,           precedence,           security/compartment,           and default transmission timeout. 
  1705.  
  1706.         Depending on the state of the connection, or on the         implementation itself, some of this information may not be         available or meaningful.  If the calling process is not         authorized to use this connection, an error is returned.  This         prevents unauthorized processes from gaining information about a         connection. 
  1707.  
  1708.  
  1709.  
  1710.  [Page 48]                                                                
  1711.  
  1712.  
  1713. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1714.  
  1715.  
  1716.  
  1717.       Abort 
  1718.  
  1719.         Format:  ABORT (local connection name) 
  1720.  
  1721.         This command causes all pending SENDs and RECEIVES to be         aborted, the TCB to be removed, and a special RESET message to         be sent to the TCP on the other side of the connection.         Depending on the implementation, users may receive abort         indications for each outstanding SEND or RECEIVE, or may simply         receive an ABORT-acknowledgment. 
  1722.  
  1723.     TCP-to-User Messages 
  1724.  
  1725.       It is assumed that the operating system environment provides a       means for the TCP to asynchronously signal the user program.  When       the TCP does signal a user program, certain information is passed       to the user.  Often in the specification the information will be       an error message.  In other cases there will be information       relating to the completion of processing a SEND or RECEIVE or       other user call. 
  1726.  
  1727.       The following information is provided: 
  1728.  
  1729.         Local Connection Name                    Always         Response String                          Always         Buffer Address                           Send & Receive         Byte count (counts bytes received)       Receive         End-of-Letter flag                       Receive         End-of-Urgent flag                       Receive 
  1730.  
  1731.   TCP/Network Interface 
  1732.  
  1733.     The TCP calls on a lower level protocol module to actually send and     receive information over a network.  One case is that of the ARPA     internetwork system where the lower level module is the Internet     Protocol [2].  In most cases the following simple interface would be     adequate. 
  1734.  
  1735.  
  1736.  
  1737.  
  1738.  
  1739.  
  1740.  
  1741.  
  1742.  
  1743.  
  1744.  
  1745.  
  1746.  
  1747.                                                                [Page 49] 
  1748.  
  1749.  
  1750.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1751.  
  1752.  
  1753.  
  1754.     The following two calls satisfy the requirements for the TCP to     internet protocol module communication: 
  1755.  
  1756.       SEND (dest, TOS, TTL, BufPTR, len, Id, DF, options => result) 
  1757.  
  1758.         where: 
  1759.  
  1760.           dest = destination address           TOS = type of service           TTL = time to live           BufPTR = buffer pointer           len = length of buffer           Id  = Identifier           DF = Don't Fragment           options = internet option data           result = response             OK = datagram sent ok             Error = error in arguments or local network error 
  1761.  
  1762.         Note that the precedence is included in the TOS and the         security/compartment is passed as an option. 
  1763.  
  1764.       RECV (BufPTR => result, source, dest, prot, TOS, len) 
  1765.  
  1766.         where: 
  1767.  
  1768.           BufPTR = buffer pointer           result = response             OK = datagram received ok             Error = error in arguments           source = source address           dest = destination address           prot = protocol           TOS = type of service           options = internet option data           len = length of buffer 
  1769.  
  1770.         Note that the precedence is in the TOS, and the         security/compartment is an option. 
  1771.  
  1772.       When the TCP sends a segment, it executes the SEND call supplying       all the arguments.  The internet protocol module, on receiving       this call, checks the arguments and prepares and sends the       message.  If the arguments are good and the segment is accepted by       the local network, the call returns successfully.  If either the       arguments are bad, or the segment is not accepted by the local       network, the call returns unsuccessfully.  On unsuccessful       returns, a reasonable report should be made as to the cause of the 
  1773.  
  1774.  [Page 50]                                                                
  1775.  
  1776.  
  1777. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1778.  
  1779.  
  1780.  
  1781.       problem, but the details of such reports are up to individual       implementations. 
  1782.  
  1783.       When a segment arrives at the internet protocol module from the       local network, either there is a pending RECV call from TCP or       there is not.  In the first case, the pending call is satisfied by       passing the information from the segment to the TCP.  In the       second case, the TCP is notified of a pending segment. 
  1784.  
  1785.       The notification of a TCP may be via a pseudo interrupt or similar       mechanism, as appropriate in the particular operating system       environment of the implementation. 
  1786.  
  1787.       A TCP's RECV call may then either be immediately satisfied by a       pending segment, or the call may be pending until a segment       arrives. 
  1788.  
  1789.       We note that the Internet Protocol provides arguments for a type       of service and for a time to live.  TCP uses the following       settings for these parameters: 
  1790.  
  1791.         Type of Service = Precedence:  none, Package:  stream,         Reliability:  higher, Preference:  speed, Speed:  higher; or         00011111. 
  1792.  
  1793.         Time to Live    = one minute, or 00111100. 
  1794.  
  1795.           Note that the assumed maximum segment lifetime is two minutes.           Here we explicitly ask that a segment be destroyed if it           cannot be delivered by the internet system within one minute. 
  1796.  
  1797.  
  1798.  
  1799.  
  1800.  
  1801.  
  1802.  
  1803.  
  1804.  
  1805.  
  1806.  
  1807.  
  1808.  
  1809.  
  1810.  
  1811.  
  1812.  
  1813.  
  1814.  
  1815.                                                                 [Page 51] 
  1816.  
  1817.  
  1818.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification 
  1819.  
  1820.  
  1821.  
  1822. 3.9.  Event Processing 
  1823.  
  1824.   The activity of the TCP can be characterized as responding to events.   The events that occur can be cast into three categories:  user calls,   arriving segments, and timeouts.  This section describes the   processing the TCP does in response to each of the events.  In many   cases the processing required depends on the state of the connection. 
  1825.  
  1826.     Events that occur: 
  1827.  
  1828.       User Calls 
  1829.  
  1830.         OPEN         SEND         RECEIVE         CLOSE         ABORT         STATUS 
  1831.  
  1832.       Arriving Segments 
  1833.  
  1834.         SEGMENT ARRIVES 
  1835.  
  1836.       Timeouts 
  1837.  
  1838.         USER TIMEOUT         RETRANSMISSION TIMEOUT 
  1839.  
  1840.   The model of the TCP/user interface is that user commands receive an   immediate return and possibly a delayed response via an event or   pseudo interrupt.  In the following descriptions, the term "signal"   means cause a delayed response. 
  1841.  
  1842.   Error responses are given as character strings.  For example, user   commands referencing connections that do not exist receive "error:   connection not open". 
  1843.  
  1844.   Please note in the following that all arithmetic on sequence numbers,   acknowledgment numbers, windows, et cetera, is modulo 2**32 the size   of the sequence number space.  Also note that "=<" means less than or   equal to. 
  1845.  
  1846.   A natural way to think about processing incoming segments is to   imagine that they are first tested for proper sequence number (i.e.,   that their contents lie in the range of the expected "receive window"   in the sequence number space) and then that they are generally queued   and processed in sequence number order. 
  1847.  
  1848.  
  1849.  
  1850. [Page 52]                                                                
  1851.  
  1852.  
  1853. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification 
  1854.  
  1855.  
  1856.  
  1857.   When a segment overlaps other already received segments we reconstruct   the segment to contain just the new data, and adjust the header fields   to be consistent. 
  1858.  
  1859.  
  1860.  
  1861.  
  1862.  
  1863.  
  1864.  
  1865.  
  1866.  
  1867.  
  1868.  
  1869.  
  1870.  
  1871.  
  1872.  
  1873.  
  1874.  
  1875.  
  1876.  
  1877.  
  1878.  
  1879.  
  1880.  
  1881.  
  1882.  
  1883.  
  1884.  
  1885.  
  1886.  
  1887.  
  1888.  
  1889.  
  1890.  
  1891.  
  1892.  
  1893.  
  1894.  
  1895.  
  1896.  
  1897.  
  1898.  
  1899.  
  1900.  
  1901.  
  1902.  
  1903.  
  1904.  
  1905.                                                                [Page 53] 
  1906.  
  1907.  
  1908.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                                OPEN Call 
  1909.  
  1910.  
  1911.  
  1912.   OPEN Call 
  1913.  
  1914.     CLOSED STATE (i.e., TCB does not exist) 
  1915.  
  1916.       Create a new transmission control block (TCB) to hold connection       state information.  Fill in local socket identifier, foreign       socket, precedence, security/compartment, and user timeout       information.  Verify the security and precedence requested are       allowed for this user, if not return "error:  precedence not       allowed" or "error:  security/compartment not allowed."  If active       and the foreign socket is unspecified, return "error:  foreign       socket unspecified"; if active and the foreign socket is       specified, issue a SYN segment.  An initial send sequence number       (ISS) is selected and the TCP receive buffer size is selected (if       applicable).  A SYN segment of the form <SEQ=ISS><CTL=SYN> is sent       (this may include the buffer size option if applicable).  Set       SND.UNA to ISS, SND.NXT to ISS+1, SND.LBB to ISS+1, enter SYN-SENT       state, and return. 
  1917.  
  1918.       If the caller does not have access to the local socket specified,       return "error:  connection illegal for this process".  If there is       no room to create a new connection, return "error:  insufficient       resources". 
  1919.  
  1920.     LISTEN STATE     SYN-SENT STATE     SYN-RECEIVED STATE     ESTABLISHED STATE     FIN-WAIT-1 STATE     FIN-WAIT-2 STATE     TIME-WAIT STATE     CLOSE-WAIT STATE     CLOSING STATE 
  1921.  
  1922.       Return "error:  connection already exists". 
  1923.  
  1924.  
  1925.  
  1926.  
  1927.  
  1928.  
  1929.  
  1930.  
  1931.  
  1932.  
  1933.  
  1934.  
  1935.  
  1936.  [Page 54]                                                                
  1937.  
  1938.  
  1939. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification SEND Call 
  1940.  
  1941.  
  1942.  
  1943.   SEND Call 
  1944.  
  1945.     CLOSED STATE (i.e., TCB does not exist) 
  1946.  
  1947.       If the user should no have access to such a connection, then       return "error:  connection illegal for this process". 
  1948.  
  1949.       Otherwise, return "error:  connection does not exist". 
  1950.  
  1951.     LISTEN STATE 
  1952.  
  1953.       If the foreign socket is specified, then change the connection       from passive to active, select an ISS, and select the receive       buffer size.  Send a SYN segment, set SND.UNA to ISS, SND.NXT to       ISS+1 and SND.LBB to ISS+1.  Enter SYN-SENT state.  Data       associated with SEND may be sent with SYN segment or queued for       transmission after entering ESTABLISHED state.  The urgent bit if       requested in the command should be sent with the first data       segment sent as a result of this command.  If there is no room to       queue the request, respond with "error:  insufficient resources".       If Foreign socket was not specified, then return "error:  foreign       socket unspecified". 
  1954.  
  1955.     SYN-SENT STATE 
  1956.  
  1957.       Queue for processing after the connection is ESTABLISHED.       Typically, nothing can be sent yet, anyway, because the send       window has not yet been set by the other side.  If no space,       return "error:  insufficient resources". 
  1958.  
  1959.     SYN-RECEIVED STATE 
  1960.  
  1961.       Queue for later processing after entering ESTABLISHED state.  If       no space to queue, respond with "error:  insufficient resources". 
  1962.  
  1963.     ESTABLISHED STATE 
  1964.  
  1965.       Segmentize the buffer, send or queue it for output, with a       piggybacked acknowledgment (acknowledgment value = RCV.NXT) with       the data.  If there is insufficient space to remember this buffer,       simply return "error:  insufficient resources". 
  1966.  
  1967.       If remote buffer size is not one octet, and, if this is the end of       a letter, do the following end-of-letter/buffer-size adjustment       processing: 
  1968.  
  1969.  
  1970.  
  1971.                                                                 [Page 55] 
  1972.  
  1973.  
  1974.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                                SEND Call 
  1975.  
  1976.  
  1977.  
  1978.         if EOL = 0 then 
  1979.  
  1980.           SND.NXT <- SEG.SEQ + SEG.LEN 
  1981.  
  1982.         if EOL = 1 then 
  1983.  
  1984.           While SND.LBB < SEG.SEQ + SEG.LEN           Do SND.LBB <- SND.LBB + SND.BS End           SND.NXT <- SND.LBB 
  1985.  
  1986.       If the urgent flag is set, then SND.UP <- SND.NXT-1 and set the       urgent pointer in the outgoing segment. 
  1987.  
  1988.     FIN-WAIT-1 STATE     FIN-WAIT-2 STATE     TIME-WAIT STATE 
  1989.  
  1990.       Return "error:  connection closing" and do not service request. 
  1991.  
  1992.     CLOSE-WAIT STATE 
  1993.  
  1994.       Segmentize any text to be sent and queue for output.  If there is       insufficient space to remember the SEND, return "error:       insufficient resources" 
  1995.  
  1996.     CLOSING STATE 
  1997.  
  1998.       Respond with "error:  connection closing" 
  1999.  
  2000.  
  2001.  
  2002.  
  2003.  
  2004.  
  2005.  
  2006.  
  2007.  
  2008.  
  2009.  
  2010.  
  2011.  
  2012.  
  2013.  
  2014.  
  2015.  
  2016.  
  2017.  
  2018.  
  2019.  
  2020. [Page 56]                                                                
  2021.  
  2022.  
  2023. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification RECEIVE Call 
  2024.  
  2025.  
  2026.  
  2027.   RECEIVE Call 
  2028.  
  2029.     CLOSED STATE (i.e., TCB does not exist) 
  2030.  
  2031.       If the user should no have access to such a connection, return       "error:  connection illegal for this process". 
  2032.  
  2033.       Otherwise return "error:  connection does not exist". 
  2034.  
  2035.     LISTEN STATE     SYN-SENT STATE     SYN-RECEIVED STATE 
  2036.  
  2037.       Queue for processing after entering ESTABLISHED state.  If there       is no room to queue this request, respond with "error:       insufficient resources". 
  2038.  
  2039.     ESTABLISHED STATE 
  2040.  
  2041.       If insufficient incoming segments are queued to satisfy the       request, queue the request.  If there is no queue space to       remember the RECEIVE, respond with "error:  insufficient       resources". 
  2042.  
  2043.       Reassemble queued incoming segments into receive buffer and return       to user.  Mark "end of letter" (EOL) if this is the case. 
  2044.  
  2045.       If RCV.UP is in advance of the data currently being passed to the       user notify the user of the presence of urgent data. 
  2046.  
  2047.       When the TCP takes responsibility for delivering data to the user       that fact must be communicated to the sender via an       acknowledgment.  The formation of such an acknowledgment is       described below in the discussion of processing an incoming       segment. 
  2048.  
  2049.     FIN-WAIT-1 STATE     FIN-WAIT-2 STATE 
  2050.  
  2051.       Reassemble and return a letter, or as much as will fit, in the       user buffer.  Queue the request if it cannot be serviced       immediately. 
  2052.  
  2053.  
  2054.  
  2055.  
  2056.  
  2057.  
  2058.  
  2059.                                                                [Page 57] 
  2060.  
  2061.  
  2062.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                             RECEIVE Call 
  2063.  
  2064.  
  2065.  
  2066.     TIME-WAIT STATE     CLOSE-WAIT STATE 
  2067.  
  2068.       Since the remote side has already sent FIN, RECEIVEs must be       satisfied by text already reassembled, but not yet delivered to       the user.  If no reassembled segment text is awaiting delivery,       the RECEIVE should get a "error:  connection closing" response.       Otherwise, any remaining text can be used to satisfy the RECEIVE. 
  2069.  
  2070.     CLOSING STATE 
  2071.  
  2072.       Return "error:  connection closing" 
  2073.  
  2074.  
  2075.  
  2076.  
  2077.  
  2078.  
  2079.  
  2080.  
  2081.  
  2082.  
  2083.  
  2084.  
  2085.  
  2086.  
  2087.  
  2088.  
  2089.  
  2090.  
  2091.  
  2092.  
  2093.  
  2094.  
  2095.  
  2096.  
  2097.  
  2098.  
  2099.  
  2100.  
  2101.  
  2102.  
  2103.  
  2104.  
  2105.  
  2106.  
  2107.  
  2108.  
  2109.  
  2110. [Page 58]                                                                
  2111.  
  2112.  
  2113. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification CLOSE Call 
  2114.  
  2115.  
  2116.  
  2117.   CLOSE Call 
  2118.  
  2119.     CLOSED STATE (i.e., TCB does not exist) 
  2120.  
  2121.       If the user should no have access to such a connection, return       "error:  connection illegal for this process". 
  2122.  
  2123.       Otherwise, return "error:  connection does not exist". 
  2124.  
  2125.     LISTEN STATE 
  2126.  
  2127.       Any outstanding RECEIVEs should be returned with "error:  closing"       responses.  Delete TCB, return "ok". 
  2128.  
  2129.     SYN-SENT STATE 
  2130.  
  2131.       Delete the TCB and return "error:  closing" responses to any       queued SENDs, or RECEIVEs. 
  2132.  
  2133.     SYN-RECEIVED STATE 
  2134.  
  2135.       Queue for processing after entering ESTABLISHED state or       segmentize and send FIN segment.  If the latter, enter FIN-WAIT-1       state. 
  2136.  
  2137.     ESTABLISHED STATE 
  2138.  
  2139.       Queue this until all preceding SENDs have been segmentized, then       form a FIN segment and send it.  In any case, enter FIN-WAIT-1       state. 
  2140.  
  2141.     FIN-WAIT-1 STATE     FIN-WAIT-2 STATE 
  2142.  
  2143.       Strictly speaking, this is an error and should receive a "error:       connection closing" response.  An "ok" response would be       acceptable, too, as long as a second FIN is not emitted (the first       FIN may be retransmitted though). 
  2144.  
  2145.  
  2146.  
  2147.  
  2148.  
  2149.  
  2150.  
  2151.  
  2152.  
  2153.  
  2154.  
  2155.                                                                [Page 59] 
  2156.  
  2157.  
  2158.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                               CLOSE Call 
  2159.  
  2160.  
  2161.  
  2162.     TIME-WAIT STATE 
  2163.  
  2164.       Strictly speaking, this is an error and should receive a "error:       connection closing" response.  An "ok" response would be       acceptable, too.  However, since the FIN has been sent and       acknowledged, nothing should be sent (or retransmitted). 
  2165.  
  2166.     CLOSE-WAIT STATE 
  2167.  
  2168.       Queue this request until all preceding SENDs have been       segmentized; then send a FIN segment, enter CLOSING state. 
  2169.  
  2170.     CLOSING STATE 
  2171.  
  2172.       Respond with "error:  connection closing" 
  2173.  
  2174.  
  2175.  
  2176.  
  2177.  
  2178.  
  2179.  
  2180.  
  2181.  
  2182.  
  2183.  
  2184.  
  2185.  
  2186.  
  2187.  
  2188.  
  2189.  
  2190.  
  2191.  
  2192.  
  2193.  
  2194.  
  2195.  
  2196.  
  2197.  
  2198.  
  2199.  
  2200.  
  2201.  
  2202.  
  2203.  
  2204.  
  2205.  
  2206.  [Page 60]                                                                
  2207.  
  2208.  
  2209. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification ABORT Call 
  2210.  
  2211.  
  2212.  
  2213.   ABORT Call 
  2214.  
  2215.     CLOSED STATE (i.e., TCB does not exist) 
  2216.  
  2217.       If the user should no have access to such a connection, return       "error:  connection illegal for this process". 
  2218.  
  2219.       Otherwise return "error:  connection does not exist". 
  2220.  
  2221.     LISTEN STATE 
  2222.  
  2223.       Any outstanding RECEIVEs should be returned with "error:       connection reset" responses.  Delete TCB, return "ok". 
  2224.  
  2225.     SYN-SENT STATE 
  2226.  
  2227.       Delete the TCB and return "reset" responses to any queued SENDs,       or RECEIVEs. 
  2228.  
  2229.     SYN-RECEIVED STATE 
  2230.  
  2231.       Send a RST of the form: 
  2232.  
  2233.         <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=RST,ACK> 
  2234.  
  2235.       and return any unprocessed SENDs, or RECEIVEs with "reset" code,       delete the TCB. 
  2236.  
  2237.     ESTABLISHED STATE 
  2238.  
  2239.       Send a reset segment: 
  2240.  
  2241.         <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=RST,ACK> 
  2242.  
  2243.       All queued SENDs and RECEIVEs should be given "reset" responses;       all segments queued for transmission (except for the RST formed       above) or retransmission should be flushed, delete the TCB. 
  2244.  
  2245.  
  2246.  
  2247.  
  2248.  
  2249.  
  2250.  
  2251.  
  2252.  
  2253.  
  2254.  
  2255.                                                                 [Page 61] 
  2256.  
  2257.  
  2258.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                               ABORT Call 
  2259.  
  2260.  
  2261.  
  2262.     FIN-WAIT-1 STATE     FIN-WAIT-2 STATE 
  2263.  
  2264.       A reset segment (RST) should be formed and sent: 
  2265.  
  2266.         <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=RST,ACK> 
  2267.  
  2268.       Outstanding SENDs, RECEIVEs, CLOSEs, and/or segments queued for       retransmission, or segmentizing, should be flushed, with       "connection reset" notification to the user, delete the TCB. 
  2269.  
  2270.     TIME-WAIT STATE 
  2271.  
  2272.       Respond with "ok" and delete the TCB. 
  2273.  
  2274.     CLOSE-WAIT STATE 
  2275.  
  2276.       Flush any pending SENDs and RECEIVEs, returning "connection reset"       responses for them.  Form and send a RST segment: 
  2277.  
  2278.         <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=RST,ACK> 
  2279.  
  2280.       Flush all segment queues and delete the TCB. 
  2281.  
  2282.     CLOSING STATE 
  2283.  
  2284.       Respond with "ok" and delete the TCB; flush any remaining segment       queues.  If a CLOSE command is still pending, respond "error:       connection reset". 
  2285.  
  2286.  
  2287.  
  2288.  
  2289.  
  2290.  
  2291.  
  2292.  
  2293.  
  2294.  
  2295.  
  2296.  
  2297.  
  2298.  
  2299.  
  2300.  
  2301.  
  2302.  
  2303.  
  2304.  [Page 62]                                                                
  2305.  
  2306.  
  2307. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification STATUS Call 
  2308.  
  2309.  
  2310.  
  2311.   STATUS Call 
  2312.  
  2313.     CLOSED STATE (i.e., TCB does not exist) 
  2314.  
  2315.       If the user should no have access to such a connection, return       "error:  connection illegal for this process". 
  2316.  
  2317.       Otherwise return "error:  connection does not exist". 
  2318.  
  2319.     LISTEN STATE 
  2320.  
  2321.       Return "state = LISTEN", and the TCB pointer. 
  2322.  
  2323.     SYN-SENT STATE 
  2324.  
  2325.       Return "state = SYN-SENT", and the TCB pointer. 
  2326.  
  2327.     SYN-RECEIVED STATE 
  2328.  
  2329.       Return "state = SYN-RECEIVED", and the TCB pointer. 
  2330.  
  2331.     ESTABLISHED STATE 
  2332.  
  2333.       Return "state = ESTABLISHED", and the TCB pointer. 
  2334.  
  2335.     FIN-WAIT-1 STATE 
  2336.  
  2337.       Return "state = FIN-WAIT-1", and the TCB pointer. 
  2338.  
  2339.     FIN-WAIT-2 STATE 
  2340.  
  2341.       Return "state = FIN-WAIT-2", and the TCB pointer. 
  2342.  
  2343.     TIME-WAIT STATE 
  2344.  
  2345.       Return "state = TIME-WAIT and the TCB pointer. 
  2346.  
  2347.     CLOSE-WAIT STATE 
  2348.  
  2349.       Return "state = CLOSE-WAIT", and the TCB pointer. 
  2350.  
  2351.     CLOSING STATE 
  2352.  
  2353.       Return "state = CLOSING", and the TCB pointer. 
  2354.  
  2355.  
  2356.  
  2357.  
  2358.  
  2359.                                                                [Page 63] 
  2360.  
  2361.  
  2362.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                          SEGMENT ARRIVES 
  2363.  
  2364.  
  2365.  
  2366.   SEGMENT ARRIVES 
  2367.  
  2368.     If the state is CLOSED (i.e., TCB does not exist) then 
  2369.  
  2370.       all data in the incoming segment is discarded.  An incoming       segment containing a RST is discarded.  An incoming segment not       containing a RST causes a RST to be sent in response.  The       acknowledgment and sequence field values are selected to make the       reset sequence acceptable to the TCP that sent the offending       segment. 
  2371.  
  2372.       If the ACK bit is off, sequence number zero is used, 
  2373.  
  2374.         <SEQ=0><ACK=SEG.SEQ+SEG.LEN><CTL=RST,ACK> 
  2375.  
  2376.       If the ACK bit is on,          <SEQ=SEG.ACK><CTL=RST> 
  2377.  
  2378.       Return. 
  2379.  
  2380.     If the state is LISTEN then 
  2381.  
  2382.       first check for an ACK 
  2383.  
  2384.         Any acknowledgment is bad if it arrives on a connection still in         the LISTEN state.  An acceptable reset segment should be formed         for any arriving ACK-bearing segment, except another RST.  The         RST should be formatted as follows: 
  2385.  
  2386.           <SEQ=SEG.ACK><CTL=RST> 
  2387.  
  2388.         Return. 
  2389.  
  2390.         An incoming RST should be ignored.  Return. 
  2391.  
  2392.       if there was no ACK then check for a SYN 
  2393.  
  2394.         If the SYN bit is set, check the security.  If the         security/compartment on the incoming segment does not exactly         match the security/compartment in the TCB then send a reset and         return.  If the SEG.PRC is less than the TCB.PRC then send a         reset and return.  If the SEG.PRC is greater than the TCB.PRC         then set TCB.PRC<-SEG.PRC.  Now RCV.NXT and RCV.LBB are set to         SEG.SEQ+1, IRS is set to SEG.SEQ and any other control or text         should be queued for processing later.  ISS should be selected         and a SYN segment sent of the form: 
  2395.  
  2396.  [Page 64]                                                                
  2397.  
  2398.  
  2399. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification SEGMENT ARRIVES 
  2400.  
  2401.  
  2402.  
  2403.           <SEQ=ISS><ACK=RCV.NXT><CTL=SYN,ACK> 
  2404.  
  2405.         SND.NXT and SND.LBB are set to ISS+1 and SND.UNA to ISS.  The         connection state should be changed to SYN-RECEIVED.  Note that         any other incoming control or data (combined with SYN) will be         processed in the SYN-RECEIVED state, but processing of SYN and         ACK should not be repeated.  If the listen was not fully         specified (i.e., the foreign socket was not fully specified),         then the unspecified fields should be filled in now. 
  2406.  
  2407.       if there was no SYN but there was other text or control 
  2408.  
  2409.         Any other control or text-bearing segment (not containing SYN)         must have an ACK and thus would be discarded by the ACK         processing.  An incoming RST segment could not be valid, since         it could not have been sent in response to anything sent by this         incarnation of the connection.  So you are unlikely to get here,         but if you do, drop the segment, and return. 
  2410.  
  2411.     If the state is SYN-SENT then 
  2412.  
  2413.       first check for an ACK 
  2414.  
  2415.         If SEG.ACK =< ISS, or SEG.ACK > SND.NXT, or the         security/compartment in the segment does not exactly match the         security/compartment in the TCB, or the precedence in the         segment is less than the precedence in the TCB, send a reset 
  2416.  
  2417.           <SEQ=SEG.ACK><CTL=RST> 
  2418.  
  2419.         and discard the segment.  Return. 
  2420.  
  2421.         If SND.UNA =< SEG.ACK =< SND.NXT and the security/compartment         and precedence are acceptable then the ACK is acceptable.         SND.UNA should be advanced to equal SEG.ACK, and any segments on         the retransmission queue which are thereby acknowledged should         be removed. 
  2422.  
  2423.       if the ACK is ok (or there is no ACK), check the RST bit 
  2424.  
  2425.         If the RST bit is set then signal the user "error:  connection         reset", enter CLOSED state, drop the segment, delete TCB, and         return. 
  2426.  
  2427.       if the ACK is ok (or there is no ACK) and it was not a RST, check       the SYN bit 
  2428.  
  2429.  
  2430.  
  2431.                                                                [Page 65] 
  2432.  
  2433.  
  2434.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                          SEGMENT ARRIVES 
  2435.  
  2436.  
  2437.  
  2438.         If the SYN bit is on and the security/compartment and precedence         are acceptable then, RCV.NXT and RCV.LBB are set to SEG.SEQ+1,         IRS is set to SEG.SEQ.  If SND.UNA > ISS (our SYN has been         ACKed), change the connection state to ESTABLISHED, otherwise         enter SYN-RECEIVED.  In any case, form an ACK segment: 
  2439.  
  2440.           <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=ACK> 
  2441.  
  2442.         and send it.  Data or controls which were queued for         transmission may be included. 
  2443.  
  2444.         If SEG.PRC is greater than TCB.PRC set TCB.PRC<-SEG.PRC. 
  2445.  
  2446.         If there are other controls or text in the segment then continue         processing at the fifth step below where the URG bit is checked,         otherwise return. 
  2447.  
  2448.  
  2449.  
  2450.  
  2451.  
  2452.  
  2453.  
  2454.  
  2455.  
  2456.  
  2457.  
  2458.  
  2459.  
  2460.  
  2461.  
  2462.  
  2463.  
  2464.  
  2465.  
  2466.  
  2467.  
  2468.  
  2469.  
  2470.  
  2471.  
  2472.  
  2473.  
  2474.  
  2475.  
  2476.  
  2477.  
  2478.  
  2479.  
  2480. [Page 66]                                                                
  2481.  
  2482.  
  2483. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification SEGMENT ARRIVES 
  2484.  
  2485.  
  2486.  
  2487.     Otherwise, 
  2488.  
  2489.     first check sequence number 
  2490.  
  2491.       SYN-RECEIVED STATE       ESTABLISHED STATE       FIN-WAIT-1 STATE       FIN-WAIT-2 STATE       TIME-WAIT STATE       CLOSE-WAIT STATE       CLOSING STATE 
  2492.  
  2493.         Segments are processed in sequence.  Initial tests on arrival         are used to discard old duplicates, but further processing is         done in SEG.SEQ order.  If a segment's contents straddle the         boundary between old and new, only the new parts should be         processed. 
  2494.  
  2495.         There are four cases for the acceptability test for an incoming         segment: 
  2496.  
  2497.         Segment Receive  Test         Length  Window         ------- -------  ------------------------------------------- 
  2498.  
  2499.            0       0     SEG.SEQ = RCV.NXT 
  2500.  
  2501.            0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND 
  2502.  
  2503.           >0       0     not acceptable 
  2504.  
  2505.           >0      >0     RCV.NXT < SEG.SEQ+SEG.LEN =< RCV.NXT+RCV.WND 
  2506.  
  2507.         Note that the test above guarantees that the last sequence         number used by the segment lies in the receive-window.  If the         RCV.WND is zero, no segments will be acceptable, but special         allowance should be made to accept valid ACKs, URGs and RSTs. 
  2508.  
  2509.         If an incoming segment is not acceptable, an acknowledgment         should be sent in reply: 
  2510.  
  2511.           <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=ACK> 
  2512.  
  2513.         If the incoming segment is unacceptable, drop it and return. 
  2514.  
  2515.  
  2516.  
  2517.  
  2518.  
  2519.                                                                [Page 67] 
  2520.  
  2521.  
  2522.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                          SEGMENT ARRIVES 
  2523.  
  2524.  
  2525.  
  2526.     second check security and precedence 
  2527.  
  2528.       If the security/compartment and precedence in the segment do not       exactly match the security/compartment and precedence in the TCB       then form a reset and return. 
  2529.  
  2530.       Note this check is placed following the sequence check to prevent       a segment from an old connection between these parts with a       different security or precedence from causing an abort of the       current connection. 
  2531.  
  2532.     third check the ACK field, 
  2533.  
  2534.       SYN-RECEIVED STATE 
  2535.  
  2536.         If the RST bit is off and SND.UNA < SEG.ACK =< SND.NXT then set         SND.UNA <- SEG.ACK, remove any acknowledged segments from the         retransmission queue, and enter ESTABLISHED state. 
  2537.  
  2538.         If the segment acknowledgment is not acceptable, form a reset         segment, 
  2539.  
  2540.           <SEQ=SEG.ACK><CTL=RST> 
  2541.  
  2542.         and send it, unless the incoming segment is an RST (or there is         no ACK), in which case, it should be discarded, then return. 
  2543.  
  2544.       ESTABLISHED STATE 
  2545.  
  2546.         If SND.UNA < SEG.ACK =< SND.NXT then, set SND.UNA <- SEG.ACK.         Any segments on the retransmission queue which are thereby         entirely acknowledged are removed.  Users should receive         positive acknowledgments for buffers which have been SENT and         fully acknowledged (i.e., SEND buffer should be returned with         "ok" response).  If the ACK is a duplicate, it can be ignored. 
  2547.  
  2548.         If the segment passes the sequence number and acknowledgment         number tests, the send window should be updated.  If         SND.WL =< SEG.SEQ, set SND.WND <- SEG.WND and set         SND.WL <- SEG.SEQ. 
  2549.  
  2550.         If the remote buffer size is not one, then the         end-of-letter/buffer-size adjustment to sequence numbers may         have an effect on the next expected sequence number to be         acknowledged.  It is possible that the remote TCP will         acknowledge with a SEG.ACK equal to a sequence number of an 
  2551.  
  2552.  
  2553.  
  2554. [Page 68]                                                                
  2555.  
  2556.  
  2557. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification SEGMENT ARRIVES 
  2558.  
  2559.  
  2560.  
  2561.         octet that was skipped over at the end of a letter.  This a mild         error on the remote TCPs part, but not cause for alarm. 
  2562.  
  2563.       FIN-WAIT-1 STATE       FIN-WAIT-2 STATE 
  2564.  
  2565.         In addition to the processing for the ESTABLISHED state, if the         retransmission queue is empty, the user's CLOSE can be         acknowledged ("ok") but do not delete the TCB. 
  2566.  
  2567.       TIME-WAIT STATE 
  2568.  
  2569.         The only thing that can arrive in this state is a retransmission         of the remote FIN.  Acknowledge it, and restart the 2 MSL         timeout. 
  2570.  
  2571.       CLOSE-WAIT STATE 
  2572.  
  2573.         Do the same processing as for the ESTABLISHED state. 
  2574.  
  2575.       CLOSING STATE 
  2576.  
  2577.         If the ACK acknowledges our FIN then delete the TCB (enter the         CLOSED state), otherwise ignore the segment. 
  2578.  
  2579.     fourth check the RST bit, 
  2580.  
  2581.       SYN-RECEIVED STATE 
  2582.  
  2583.         If the RST bit is set then, if the segment has passed sequence         and acknowledgment tests, it is valid.  If this connection was         initiated with a passive OPEN (i.e., came from the LISTEN         state), then return this connection to LISTEN state.  The user         need not be informed.  If this connection was initiated with an         active OPEN (i.e., came from SYN-SENT state) then the connection         was refused, signal the user "connection refused".  In either         case, all segments on the retransmission queue should be         removed. 
  2584.  
  2585.  
  2586.  
  2587.  
  2588.  
  2589.  
  2590.  
  2591.  
  2592.  
  2593.  
  2594.  
  2595.                                                                [Page 69] 
  2596.  
  2597.  
  2598.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                          SEGMENT ARRIVES 
  2599.  
  2600.  
  2601.  
  2602.       ESTABLISHED       FIN-WAIT-1       FIN-WAIT-2       CLOSE-WAIT       CLOSING STATE 
  2603.  
  2604.         If the RST bit is set then, any outstanding RECEIVEs and SEND         should receive "reset" responses.  All segment queues should be         flushed.  Users should also receive an unsolicited general         "connection reset" signal.  Enter the CLOSED state, delete the         TCB, and return. 
  2605.  
  2606.       TIME-WAIT 
  2607.  
  2608.         Enter the CLOSED state, delete the TCB, and return. 
  2609.  
  2610.     fifth, check the SYN bit, 
  2611.  
  2612.       SYN-RECEIVED       ESTABLISHED STATE 
  2613.  
  2614.         If the SYN bit is set, check the segment sequence number against         the receive window.  The segment sequence number must be in the         receive window; if not, ignore the segment.  If the SYN is on         and SEG.SEQ = IRS then everything is ok and no action is needed;         but if they are not equal, there is an error and a reset must be         sent. 
  2615.  
  2616.           If a reset must be sent it is formed as follows: 
  2617.  
  2618.             <SEQ=SEG.ACK><CTL=RST> 
  2619.  
  2620.           The connection must be aborted as if a RST had been received. 
  2621.  
  2622.       FIN-WAIT STATE-1       FIN-WAIT STATE-2       TIME-WAIT STATE       CLOSE-WAIT STATE       CLOSING STATE 
  2623.  
  2624.         This case should not occur, since a duplicate of the SYN which         started the current connection incarnation will have been         filtered in the SEG.SEQ processing.  Other SYN's will have been         rejected by this test as well (see SYN processing for         ESTABLISHED state). 
  2625.  
  2626.  
  2627.  
  2628.  [Page 70]                                                                
  2629.  
  2630.  
  2631. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification SEGMENT ARRIVES 
  2632.  
  2633.  
  2634.  
  2635.     sixth, check the URG bit, 
  2636.  
  2637.       ESTABLISHED STATE       FIN-WAIT-1 STATE       FIN-WAIT-2 STATE 
  2638.  
  2639.         If the URG bit is set, RCV.UP <- max(RCV.UP,SEG.UP), and signal         the user that the remote side has urgent data if the urgent         pointer (RCV.UP) is in advance of the data consumed.  If the         user has already been signaled (or is still in the "urgent         mode") for this continuous sequence of urgent data, do not         signal the user again. 
  2640.  
  2641.       TIME-WAIT STATE       CLOSE-WAIT STATE       CLOSING 
  2642.  
  2643.         This should not occur, since a FIN has been received from the         remote side.  Ignore the URG. 
  2644.  
  2645.     seventh, process the segment text, 
  2646.  
  2647.       ESTABLISHED STATE 
  2648.  
  2649.         Once in the ESTABLISHED state, it is possible to deliver segment         text to user RECEIVE buffers.  Text from segments can be moved         into buffers until either the buffer is full or the segment is         empty.  If the segment empties and carries an EOL flag, then the         user is informed, when the buffer is returned, that an EOL has         been received. 
  2650.  
  2651.         If buffer size is not one octet, then do  the following         end-of-letter/buffer-size adjustment processing: 
  2652.  
  2653.           if EOL = 0 then 
  2654.  
  2655.             RCV.NXT <- SEG.SEQ + SEG.LEN 
  2656.  
  2657.           if EOL = 1 then 
  2658.  
  2659.             While RCV.LBB < SEG.SEQ+SEG.LEN             Do RCV.LBB <- RCV.LBB + RCV.BS End             RCV.NXT <- RCV.LBB 
  2660.  
  2661.         When the TCP takes responsibility for delivering the data to the         user it must also acknowledge the receipt of the data.  Send an         acknowledgment of the form: 
  2662.  
  2663.                                                                 [Page 71] 
  2664.  
  2665.  
  2666.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Functional Specification                                                          SEGMENT ARRIVES 
  2667.  
  2668.  
  2669.  
  2670.           <SEQ=SND.NXT><ACK=RCV.NXT><CTL=ACK> 
  2671.  
  2672.         This acknowledgment should be piggybacked on a segment being         transmitted if possible without incurring undue delay. 
  2673.  
  2674.       FIN-WAIT-1 STATE       FIN-WAIT-2 STATE 
  2675.  
  2676.         If there are outstanding RECEIVEs, they should be satisfied, if         possible, with the text of this segment; remaining text should         be queued for further processing.  If a RECEIVE is satisfied,         the user should be notified, with "end-of-letter" (EOL) signal,         if appropriate. 
  2677.  
  2678.       TIME-WAIT STATE       CLOSE-WAIT STATE 
  2679.  
  2680.         This should not occur, since a FIN has been received from the         remote side.  Ignore the segment text. 
  2681.  
  2682.     eighth, check the FIN bit, 
  2683.  
  2684.       Send an acknowledgment for the FIN.  Signal the user "connection       closing", and return any pending RECEIVEs with same message.  Note       that FIN implies EOL for any segment text not yet delivered to the       user.  If the current state is ESTABLISHED, enter the CLOSE-WAIT       state.  If the current state is FIN-WAIT-1, enter the CLOSING       state.  If the current state is FIN-WAIT-2, enter the TIME-WAIT       state. 
  2685.  
  2686.     and return. 
  2687.  
  2688.  
  2689.  
  2690.  
  2691.  
  2692.  
  2693.  
  2694.  
  2695.  
  2696.  
  2697.  
  2698.  
  2699.  
  2700.  
  2701.  
  2702.  
  2703.  
  2704.  [Page 72]                                                                
  2705.  
  2706.  
  2707. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                 Functional Specification USER TIMEOUT 
  2708.  
  2709.  
  2710.  
  2711.   USER TIMEOUT 
  2712.  
  2713.     For any state if the user timeout expires, flush all queues, signal     the user "error:  connection aborted due to user timeout" in general     and for any outstanding calls, delete the TCB, and return. 
  2714.  
  2715.   RETRANSMISSION TIMEOUT 
  2716.  
  2717.     For any state if the retransmission timeout expires on a segment in     the retransmission queue, send the segment at the front of the     retransmission queue again, reinitialize the retransmission timer,     and return. 
  2718.  
  2719.     
  2720.  
  2721.  
  2722.  
  2723.  
  2724.  
  2725.  
  2726.  
  2727.  
  2728.  
  2729.  
  2730.  
  2731.  
  2732.  
  2733.  
  2734.  
  2735.  
  2736.  
  2737.  
  2738.  
  2739.  
  2740.  
  2741.  
  2742.  
  2743.  
  2744.  
  2745.  
  2746.  
  2747.  
  2748.  
  2749.  
  2750.  
  2751.  
  2752.  
  2753.  
  2754.  
  2755.                                                                [Page 73] 
  2756.  
  2757.  
  2758.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol 
  2759.  
  2760.  
  2761.  
  2762.  
  2763.  
  2764.  
  2765.  
  2766.  
  2767.  
  2768.  
  2769.  
  2770.  
  2771.  
  2772.  
  2773.  
  2774.  
  2775.  
  2776.  
  2777.  
  2778.  
  2779.  
  2780.  
  2781.  
  2782.  
  2783.  
  2784.  
  2785.  
  2786.  
  2787.  
  2788.  
  2789.  
  2790.  
  2791.  
  2792.  
  2793.  
  2794.  
  2795.  
  2796.  
  2797.  
  2798.  
  2799.  
  2800.  
  2801.  
  2802.  
  2803.  
  2804.  
  2805.  
  2806.  
  2807.  
  2808.  
  2809.  
  2810.  
  2811.  
  2812.  [Page 74]                                                                
  2813.  
  2814.  
  2815. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol 
  2816.  
  2817.  
  2818.  
  2819.                                 GLOSSARY 
  2820.  
  2821.  
  2822.  
  2823. 1822           BBN Report 1822, "The Specification of the Interconnection of           a Host and an IMP".  The specification of interface between a           host and the ARPANET. 
  2824.  
  2825. ACK           A control bit (acknowledge) occupying no sequence space, which           indicates that the acknowledgment field of this segment           specifies the next sequence number the sender of this segment           is expecting to receive, hence acknowledging receipt of all           previous sequence numbers. 
  2826.  
  2827. ARPANET message           The unit of transmission between a host and an IMP in the           ARPANET.  The maximum size is about 1012 octets (8096 bits). 
  2828.  
  2829. ARPANET packet           A unit of transmission used internally in the ARPANET between           IMPs.  The maximum size is about 126 octets (1008 bits). 
  2830.  
  2831. buffer size           An option (buffer size) used to state the receive data buffer           size of the sender of this option.  May only be sent in a           segment that also carries a SYN. 
  2832.  
  2833. connection           A logical communication path identified by a pair of sockets. 
  2834.  
  2835. datagram           A message sent in a packet switched computer communications           network. 
  2836.  
  2837. Destination Address           The destination address, usually the network and host           identifiers. 
  2838.  
  2839. EOL           A control bit (End of Letter) occupying no sequence space,           indicating that this segment ends a logical letter with the           last data octet in the segment.  If this end of letter causes           a less than full buffer to be released to the user and the           connection buffer size is not one octet then the           end-of-letter/buffer-size adjustment to the receive sequence           number must be made. 
  2840.  
  2841.  
  2842.  
  2843.                                                                [Page 75] 
  2844.  
  2845.  
  2846.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Glossary 
  2847.  
  2848.  
  2849.  
  2850. FIN           A control bit (finis) occupying one sequence number, which           indicates that the sender will send no more data or control           occupying sequence space. 
  2851.  
  2852. fragment           A portion of a logical unit of data, in particular an internet           fragment is a portion of an internet datagram. 
  2853.  
  2854. FTP           A file transfer protocol. 
  2855.  
  2856. header           Control information at the beginning of a message, segment,           fragment, packet or block of data. 
  2857.  
  2858. host           A computer.  In particular a source or destination of messages           from the point of view of the communication network. 
  2859.  
  2860. Identification           An Internet Protocol field.  This identifying value assigned           by the sender aids in assembling the fragments of a datagram. 
  2861.  
  2862. IMP           The Interface Message Processor, the packet switch of the           ARPANET. 
  2863.  
  2864. internet address           A source or destination address specific to the host level. 
  2865.  
  2866. internet datagram           The unit of data exchanged between an internet module and the           higher level protocol together with the internet header. 
  2867.  
  2868. internet fragment           A portion of the data of an internet datagram with an internet           header. 
  2869.  
  2870. IP           Internet Protocol. 
  2871.  
  2872. IRS           The Initial Receive Sequence number.  The first sequence           number used by the sender on a connection. 
  2873.  
  2874.  
  2875.  
  2876.  
  2877.  
  2878. [Page 76]                                                                
  2879.  
  2880.  
  2881. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                                 Glossary 
  2882.  
  2883.  
  2884.  
  2885. ISN           The Initial Sequence Number.  The first sequence number used           on a connection, (either ISS or IRS).  Selected on a clock           based procedure. 
  2886.  
  2887. ISS           The Initial Send Sequence number.  The first sequence number           used by the sender on a connection. 
  2888.  
  2889. leader           Control information at the beginning of a message or block of           data.  In particular, in the ARPANET, the control information           on an ARPANET message at the host-IMP interface. 
  2890.  
  2891. left sequence           This is the next sequence number to be acknowledged by the           data receiving TCP (or the lowest currently unacknowledged           sequence number) and is sometimes referred to as the left edge           of the send window. 
  2892.  
  2893. letter           A logical unit of data, in particular the logical unit of data           transmitted between processes via TCP. 
  2894.  
  2895. local packet           The unit of transmission within a local network. 
  2896.  
  2897. module           An implementation, usually in software, of a protocol or other           procedure. 
  2898.  
  2899. MSL           Maximum Segment Lifetime, the time a TCP segment can exist in           the internetwork system.  Arbitrarily defined to be 2 minutes. 
  2900.  
  2901. octet           An eight bit byte. 
  2902.  
  2903. Options           An Option field may contain several options, and each option           may be several octets in length.  The options are used           primarily in testing situations; for example, to carry           timestamps.  Both the Internet Protocol and TCP provide for           options fields. 
  2904.  
  2905. packet           A package of data with a header which may or may not be 
  2906.  
  2907.  
  2908.  
  2909.                                                                [Page 77] 
  2910.  
  2911.  
  2912.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Glossary 
  2913.  
  2914.  
  2915.  
  2916.           logically complete.  More often a physical packaging than a           logical packaging of data. 
  2917.  
  2918. port           The portion of a socket that specifies which logical input or           output channel of a process is associated with the data. 
  2919.  
  2920. process           A program in execution.  A source or destination of data from           the point of view of the TCP or other host-to-host protocol. 
  2921.  
  2922. PSN           A Packet Switched Network.  For example, the ARPANET. 
  2923.  
  2924. RCV.BS           receive buffer size, the remote buffer size 
  2925.  
  2926. RCV.LBB           receive last buffer beginning 
  2927.  
  2928. RCV.NXT           receive next sequence number 
  2929.  
  2930. RCV.UP           receive urgent pointer 
  2931.  
  2932. RCV.WND           receive window 
  2933.  
  2934. receive last buffer beginning           This is the sequence number of the first octet of the most           recent buffer.  This value is use in calculating the next           sequence number when a segment contains an end of letter           indication. 
  2935.  
  2936. receive next sequence number           This is the next sequence number the local TCP is expecting to           receive. 
  2937.  
  2938. receive window           This represents the sequence numbers the local (receiving) TCP           is willing to receive.  Thus, the local TCP considers that           segments overlapping the range RCV.NXT to           RCV.NXT + RCV.WND - 1 carry acceptable data or control.           Segments containing sequence numbers entirely outside of this           range are considered duplicates and discarded. 
  2939.  
  2940.  
  2941.  
  2942.  [Page 78]                                                                
  2943.  
  2944.  
  2945. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                                 Glossary 
  2946.  
  2947.  
  2948.  
  2949. RST           A control bit (reset), occupying no sequence space, indicating           that the receiver should delete the connection without further           interaction.  The receiver can determine, based on the           sequence number and acknowledgment fields of the incoming           segment, whether it should honor the reset command or ignore           it.  In no case does receipt of a segment containing RST give           rise to a RST in response. 
  2950.  
  2951. RTP           Real Time Protocol:  A host-to-host protocol for communication           of time critical information. 
  2952.  
  2953. Rubber EOL           An end of letter (EOL) requiring a sequence number adjustment           to align the beginning of the next letter on a buffer           boundary. 
  2954.  
  2955. SEG.ACK           segment acknowledgment 
  2956.  
  2957. SEG.LEN           segment length 
  2958.  
  2959. SEG.PRC           segment precedence value 
  2960.  
  2961. SEG.SEQ           segment sequence 
  2962.  
  2963. SEG.UP           segment urgent pointer field 
  2964.  
  2965. SEG.WND           segment window field 
  2966.  
  2967. segment           A logical unit of data, in particular a TCP segment is the           unit of data transfered between a pair of TCP modules. 
  2968.  
  2969. segment acknowledgment           The sequence number in the acknowledgment field of the           arriving segment. 
  2970.  
  2971. segment length           The amount of sequence number space occupied by a segment,           including any controls which occupy sequence space. 
  2972.  
  2973.  
  2974.  
  2975.                                                                [Page 79] 
  2976.  
  2977.  
  2978.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol Glossary 
  2979.  
  2980.  
  2981.  
  2982. segment sequence           The number in the sequence field of the arriving segment. 
  2983.  
  2984. send last buffer beginning           This is the sequence number of the first octet of the most           recent buffer.  This value is used in calculating the next           sequence number when a segment contains an end of letter           indication. 
  2985.  
  2986. send sequence           This is the next sequence number the local (sending) TCP will           use on the connection.  It is initially selected from an           initial sequence number curve (ISN) and is incremented for           each octet of data or sequenced control transmitted. 
  2987.  
  2988. send window           This represents the sequence numbers which the remote           (receiving) TCP is willing to receive.  It is the value of the           window field specified in segments from the remote (data           receiving) TCP.  The range of sequence numbers which may be           emitted by a TCP lies between SND.NXT and           SND.UNA + SND.WND - 1. 
  2989.  
  2990. SND.BS            send buffer size, the local buffer size 
  2991.  
  2992. SND.LBB           send last buffer beginning 
  2993.  
  2994. SND.NXT           send sequence 
  2995.  
  2996. SND.UNA           left sequence 
  2997.  
  2998. SND.UP           send urgent pointer 
  2999.  
  3000. SND.WL           send sequence number at last window update 
  3001.  
  3002. SND.WND           send window 
  3003.  
  3004. socket           An address which specifically includes a port identifier, that           is, the concatenation of an Internet Address with a TCP port. 
  3005.  
  3006.  
  3007.  
  3008. [Page 80]                                                                
  3009.  
  3010.  
  3011. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol                                                                 Glossary 
  3012.  
  3013.  
  3014.  
  3015. Source Address           The source address, usually the network and host identifiers. 
  3016.  
  3017. SYN           A control bit in the incoming segment, occupying one sequence           number, used at the initiation of a connection, to indicate           where the sequence numbering will start. 
  3018.  
  3019. TCB           Transmission control block, the data structure that records           the state of a connection. 
  3020.  
  3021. TCB.PRC           The precedence of the connection. 
  3022.  
  3023. TCP           Transmission Control Protocol:  A host-to-host protocol for           reliable communication in internetwork environments. 
  3024.  
  3025. TOS           Type of Service, an Internet Protocol field. 
  3026.  
  3027. Type of Service           An Internet Protocol field which indicates the type of service           for this internet fragment. 
  3028.  
  3029. URG           A control bit (urgent), occupying no sequence space, used to           indicate that the receiving user should be notified to do           urgent processing as long as there is data to be consumed with           sequence numbers less than the value indicated in the urgent           pointer. 
  3030.  
  3031. urgent pointer           A control field meaningful only when the URG bit is on.  This           field communicates the value of the urgent pointer which           indicates the data octet associated with the sending user's           urgent call. 
  3032.  
  3033.            
  3034.  
  3035.  
  3036.  
  3037.  
  3038.  
  3039.  
  3040.  
  3041.  
  3042.  
  3043.                                                                 [Page 81] 
  3044.  
  3045.  
  3046.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol 
  3047.  
  3048.  
  3049.  
  3050.  
  3051.  
  3052.  
  3053.  
  3054.  
  3055.  
  3056.  
  3057.  
  3058.  
  3059.  
  3060.  
  3061.  
  3062.  
  3063.  
  3064.  
  3065.  
  3066.  
  3067.  
  3068.  
  3069.  
  3070.  
  3071.  
  3072.  
  3073.  
  3074.  
  3075.  
  3076.  
  3077.  
  3078.  
  3079.  
  3080.  
  3081.  
  3082.  
  3083.  
  3084.  
  3085.  
  3086.  
  3087.  
  3088.  
  3089.  
  3090.  
  3091.  
  3092.  
  3093.  
  3094.  
  3095.  
  3096.  
  3097.  
  3098.  
  3099.  
  3100.  [Page 82]                                                                
  3101.  
  3102.  
  3103. January 1980                                                                                                        Transmission Control Protocol 
  3104.  
  3105.  
  3106.  
  3107.                                REFERENCES 
  3108.  
  3109.  
  3110.  
  3111. [1]  Cerf, V., and R. Kahn, "A Protocol for Packet Network      Intercommunication," IEEE Transactions on Communications,      Vol. COM-22, No. 5, pp 637-648, May 1974. 
  3112.  
  3113. [2]  Postel, J. (ed.), "DOD Standard Internet Protocol," Defense      Advanced Research Projects Agency, Information Processing      Techniques Office, RFC 760, IEN 128, January 1980. 
  3114.  
  3115. [3]  Feinler, E. and J. Postel, ARPANET Protocol Handbook, Network      Information Center, SRI International, Menlo Park, CA,      January 1978. 
  3116.  
  3117. [4]  Dalal, Y. and C. Sunshine, "Connection Management in Transport      Protocols," Computer Networks, Vol. 2, No. 6, pp. 454-473,      December 1978. 
  3118.  
  3119.  
  3120.  
  3121.  
  3122.  
  3123.  
  3124.  
  3125.  
  3126.  
  3127.  
  3128.  
  3129.  
  3130.  
  3131.  
  3132.  
  3133.  
  3134.  
  3135.  
  3136.  
  3137.  
  3138.  
  3139.  
  3140.  
  3141.  
  3142.  
  3143.  
  3144.  
  3145.  
  3146.  
  3147.  
  3148.  
  3149.                                                                 [Page 83] 
  3150.  
  3151.  
  3152.                                                             January 1980 Transmission Control Protocol 
  3153.  
  3154.  
  3155.  
  3156.  
  3157.  
  3158.  
  3159.  
  3160.  
  3161.  
  3162.  
  3163.  
  3164.  
  3165.  
  3166.  
  3167.  
  3168.  
  3169.  
  3170.  
  3171.  
  3172.  
  3173.  
  3174.  
  3175.  
  3176.  
  3177.  
  3178.  
  3179.  
  3180.  
  3181.  
  3182.  
  3183.  
  3184.  
  3185.  
  3186.  
  3187.  
  3188.  
  3189.  
  3190.  
  3191.  
  3192.  
  3193.  
  3194.  
  3195.  
  3196.  
  3197.  
  3198.  
  3199.  
  3200.  
  3201.  
  3202.  
  3203.  
  3204.  
  3205.  
  3206.  [Page 84]                                                                
  3207.  
  3208.