TCP 协议

TCP是一种面向连接、可靠的传输方式。

超时重传

TCP层每发送一个数据包，都要设置一个定时器，如果接收方在有效时间内没有返回数据接收的确认ACK，发送方则重新发送这个数据包。

滑动窗口

滑动窗口，主要用于流量控制，避免性能高的主机向性能低的主机短时间传输大量数据，以致撑爆性能低的主机的数据接收缓冲区。

滑动窗口包含几个概念：

• 慢启动，每收到一个数据包的ACK确认后，都会将拥塞窗口的长度加一，直到达到慢启动的窗口阈值，进入拥塞避免阶段。如果中间发生数据包超时重传，则重新开始慢启动阶段。
• 拥塞避免，在此阶段，整个窗口的数据包都返回ACK确认后，才会将拥塞窗口的长度加一。
• 快速重传，一个窗口中连续3个数据包发生超时重传，则认为整个窗口的数据都丢失了，然后将整个窗口的数据都进行重传。
• 快速恢复，在快速重传之后，会将拥塞窗口的长度按一定规则缩小。之后，整个窗口的数据包都返回ACK确认后，将窗口长度加一。此外，收到超时数据包返回的ACK后，也会将拥塞窗口的长度加一。当窗口长度达到阈值时，进入拥塞避免阶段。

TCP三次握手

1. 主机A向主机B发送连接请求
2. 主机B向主机发送ACK确认
3. 主机A建立连接，向主机B发送ACK确认；主机B收到ACK确认，建立连接

为什么要三次握手？

如果网络不会出现阻塞延迟的情况，一次握手就够了：

• 源主机建立连接并向目标主机发送连接请求
• 目标主机收到连接请求后，建立连接

三次握手是为了兜底异常情况。

• 假如一个连接请求因为物理节点繁忙而被阻塞，超时失效之后才被传到目标主机。
• 目标主机会误认为这是源主机发送的新的建立连接的请求，假如只是两次握手，此时目标主机应该建立连接并向源主机返回连接响应。
• 源主机在收到响应后，发现这是过期的连接请求，不做任何事情。此时目标主机将一直连接状态，但又不接收和发送数据，这是一种资源浪费。

而在三次握手中，

• 当连接请求因阻塞而延迟到达目标主机，目标主机并不直接建立连接，而是返回连接确认。
• 源主机收到确认后，发现这是过期的请求，不做任何事情。
• 目标主机因为收不到连接确认，所以也不会建立连接，这样就兜底这种异常情况。

TCP四次挥手

1. 主机A在发送完数据后，向主机B发送关闭连接的请求FIN，之后处于半关闭状态，不再发送任何数据，但可以接收数据
2. 主机B在接收完数据后，处理关闭连接的请求，返回FIN同意关闭。在此之前，可能也向主机A发送了一些数据；在此之后，也处于半关闭状态，不再发送新的数据。
3. 主机A在接收完数据后，并不知道是否所有的数据都已经接收，因为有的数据可能还在路上，因此需要向主机B发送请求(FIN & ACK)来确认是否所有的数据都已经发送完成，同时也是告诉主机B数据已经接收完成了。
4. 主机B在收到主机A的ACK确认后，判断数据是否传输完成。如果传输完成，则向主机A返回确认(FIN & ACK)，并关闭连接。
5. 主机A收到关闭确认，得知数据已经传输完成，于是关闭连接。

TCP四次挥手主要是为了保证连接关闭前的数据能够稳定地进行传输。

为什么要四次挥手？

当然也是为了兜底异常情况，与建立连接时不同，建立连接时还没有数据传输，关闭连接时，之前的数据可能还没有传输完成，需要保证数据稳定地传输。