TCP协议细节学习

TCP协议中包含ip信息么

TCP协议中并不包含ip信息，ip信息是在第三层处理的，TCP中处理的是端口信息

MSS的值是如何计算的

TCP协议中可选的MSS（Maximum Segment Size，最大报文长度））参数，一般使用MTU代替，值为1460。这个值是怎么来的呢？ Maximum Transmission Unit，缩写MTU，中文名是：最大传输单元。 假设MTU值和IP数据包大小一致，一个IP数据包的大小是：65535，那么加上以太网帧头和为，一个以太网帧的大小就是：65535 + 14 + 4 = 65553，看起来似乎很完美，发送方也不需要拆包，接收方也不需要重组。 那么假设我们现在的带宽是：100Mbps，因为以太网帧是传输中的最小可识别单元，再往下就是0101所对应的光信号了，所以我们的一条带宽同时只能发送一个以太网帧。如果同时发送多个，那么对端就无法重组成一个以太网帧了，在100Mbps的带宽中（假设中间没有损耗），我们计算一下发送这一帧需要的时间：

( 65553 * 8 ) / ( 100 * 1024 * 1024 ) ≈ 0.005(s)

在100M网络下传输一帧就需要5ms，也就是说这5ms其他进程发送不了任何数据。如果是早先的电话拨号，网速只有2M的情况下：

( 65553 * 8 ) / ( 2 * 1024 * 1024 ) ≈ 0.100(s)

100ms，这简直是噩梦。其实这就像红绿灯，时间要设置合理，交替通行，不然同一个方向如果一直是绿灯，那么另一个方向就要堵成翔了。 既然大了不行，那设置小一点可以么？ 假设MTU值设置为100，那么单个帧传输的时间，在2Mbps带宽下需要：

( 100 * 8 ) / ( 2 * 1024 * 1024 ) * 1000 ≈ 5(ms)

时间上已经能接受了，问题在于，不管MTU设置为多少，以太网头帧尾大小是固定的，都是14 + 4，所以在MTU为100的时候，一个以太网帧的传输效率为：

( 100 - 14 - 4 ) / 100 = 82%

写成公式就是：( T - 14 - 4 ) / T，当T趋于无穷大的时候，效率接近100%，也就是MTU的值越大，传输效率最高，但是基于上一点传输时间的问题，来个折中的选择吧，既然头加尾是18，那就凑个整来个1500，总大小就是1518，传输效率：

1500 / 1518 =  98.8%

100Mbps传输时间：

( 1518 * 8 ) / ( 100 * 1024 * 1024 ) * 1000 = 0.11(ms)

2Mbps传输时间：

( 1518 * 8 ) / ( 2 * 1024 * 1024 ) * 1000 = 5.79(ms)

总体上时间都还能接受 因此，1500，是一个折中的结果而已，这就是为啥路由器上一般都设置成这个值。 另外，如果使用PPPoE协议（ADSL）,就需要设置成更小的值，为啥呢，。 PPPoE协议头信息为:

| VER(4bit) | TYPE(4bit) | CODE(8bit) | SESSION-ID(16bit) | LENGTH(16bit) |

这里总共是48位，也就是6个字节，那么另外2个字节是什么呢？答案是PPP协议的ID号，占用两个字节，所以在PPPoE环境下，最佳MTU值应该是：1500 - 4 - 2 = 1492 说回来，MTU的值的计算，需要从1500中减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes，最后就得到了1460。

四次挥手的原因

TCP连接是全双工的，即一端接收到FIN报时，对端虽然不再能发送数据，但是可以接收数据，所以需要两边都关闭连接才算完全关闭了这条TCP连接。

TIME-WAIT状态

主动关闭的一方收到对端发出的FIN报之后，就从FIN-WAIT-2状态切换到TIME-WAIT状态了，再等待2MSL时间才再切换到CLOSED状态。这么做的原因在于：

确保被动关闭的一方有足够的时间收到ACK，如果没有收到会触发重传。 有足够的时间，以让该连接不会与后面的连接混在一起。 TIME-WAIT状态如果过多，会占用系统资源。Linux下有几个参数可以调整TIME-WAIT状态时间：

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。默认为180000，改为5000。

然而，从TCP状态转换图可以看出，主动进行关闭的链接才会进入TIME-WAIT状态，所以最好的办法：尽量不要让服务器主动关闭链接，除非一些异常情况，如客户端协议错误、客户端超时等等。