计算机网络系统学习精华总结（三）：传输层——2（TCP三次握手、四次挥手）

       (1) TCP协议的拥塞控制：流量控制考虑点对点的通信量的控制，而拥塞控制考虑的是整个网络，是全局性的控制。TCP的拥塞控制是慢启动算法和拥塞避免算法相互配合产生的结果。

        慢启动算法：1）从小到大逐渐增加发送数据量；2）每收到一个报文确认，发送量翻倍；比如1,2,4,8,16,32......M(慢启动阈值)。
        拥塞避免算法：1）来维护一个拥塞窗口的变量；2）只要网络不拥塞，就试探着将拥塞窗口调大。是在达到慢启动阈值之后开始工作的，比如1,2,4,8,16,32......M(慢启动阈值)，M+1，M+2，M+3......       前面是慢启动算法，达到慢启动阈值后，拥塞避免算法开始工作。

       (2) TCP连接的三次握手（连接建立过程）

       需要用到的标志位：SYN——同步位，为1时表示请求连接报文（发送方请求连接，接收方确认连接）；ACK——确认位，为1时确认号生效；FIN——终止位，FIN为1时，表示释放连接。

        首先，发送方发送请求报文（SYN=1，序号seq=x），接收方监听到该报文并回应（SYN=1，序号seq=y和确认号ack=x+1） ，发送方确认连接（ACK=1，序号seq=x+1，确认号ack=y+1）。为什么需要三次握手，两次行不行？三次握手是为了避免已经失效的连接请求报文又重新传送到接收方，引起错误。

      （3）TCP断开连接（4次挥手）

        数据传输完成后，释放连接需要经过四次挥手过程：

       挥手过程：发送方发送释放连接请求（FIN=1，seq=u），接收方接收后确认（ACK=1，seq=v,ack=u+1）, 此时可能服务端还有消息未发送完成，因此此时处于关闭等待期间，待消息发送完成后，发送确认释放消息（FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1），发送方接收该消息后，开启等待计时器（主动释放这方不立即进入关闭状态，计时期间不释放端口）。

       等待计时器设置时间一般为2MSL(2倍的最长报文段时间)的原因：1）最后一个报文还没有确认（第四次挥手报文），确保第四次挥手的ACK可以达到接收方；2）2MSL时间内没有收到，则接收方会重发，重新进行第三次挥手（接收方认为第三次挥手的信息没有被发送方接收到）；3）确保当前的报文都过期了。

       (4)套接字与套接字编程

        网络通信中，使用端口(port)来标记不同的网络进程，用16bits表示（0-65535），用IP地址来标记一台主机，那么IP+端口号便可以标识一台主机中的某一个网络进程。{IP：端口}即为一个套接字（Socket），表示TCP连接的一端，通过套接字编程可以进行数据发送和接收。TCP连接由两个套接字组成：

        服务端：创建套接字（socket）——绑定套接字（bind）——监听套接字（listen）———接收处理消息；

        客户端：创建套接字（socket）——连接套接字（connect）——发送消息；

        单机通信采用域套接字方法；多机器，跨网络采用网络套接字编程（走协议栈）

         最后介绍下保活定时器：为了保活TCP连接而设计的，保活定时器可以防止TCP连接的两端出现长时间的空闲，当一方出现状态变化或者故障时，另一方没有察觉的情况。服务器端一般会设置一个保活计时器，每次收到对方的数据则重置这个定时器，如果定时器超时，服务端则发送探测报文段，探测客户端是否在线，如果没有收到响应的话则认为客户端已经断开连接了，因此服务端也会终止这个链接。（下期发布socket套接字编程的实现代码，了解socket套接字编程，结合本章内容更能加深印象）