08-TCP 协议

本人在“极客时间”上购买了一套“趣谈网络协议”的课程，本文为该课程第11-12讲（第11讲 | TCP协议（上） 第12讲 | TCP协议（下））的课程笔记。

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1.TCP 包头格式

TCP 包头格式

2.TCP 协议关注点：

• 顺序问题 ，稳重不乱；
• 丢包问题，承诺靠谱；
• 连接维护，有始有终；
• 流量控制，把握分寸；
• 拥塞控制，知进知退。

3.三次握手

• TCP 的连接建立，我们常常称为三次握手。
  A：您好，我是 A。
  B：您好 A，我是 B。
  A：您好 B。
• 我们也常称为“请求 -> 应答 -> 应答之应答”的三个回合。

• 三次握手除了双方建立连接外，主要还是为了沟通一件事情，就是TCP 包的序号的问题。

  
  
  

  建立连接状态时序图

4.TCP 四次挥手

• 断开连接，四次挥手
  A：B 啊，我不想玩了。
  B：哦，你不想玩了啊，我知道了。
  B：A 啊，好吧，我也不玩了，拜拜。
  A：好的，拜拜。

• 断开连接状态时序图

  
  
  

• TCP 状态机

  
  
  

• TCP 包头很复杂，但是主要关注五个问题，顺序问题，丢包问题，连接维护，流量控制，拥塞控制

5.累计确认

• 发送端窗口大小字段的数据结构

  
  
  

• 接收端窗口大小字段的数据结构

  
  
  

6.顺序问题和丢包问题（确认与重发机制）、流量控制、拥塞控制

• 超时重试
  自适应重传算法（Adaptive Retransmission Algorithm）
• 一个可以快速重传的机制，当接收方收到一个序号大于下一个所期望的报文段时，就检测到了数据流中的一个间格，于是发送三个冗余的 ACK，客户端收到后，就在定时器过期之前，重传丢失的报文段。
• 还有一种方式称为Selective Acknowledgment （SACK）。这种方式需要在 TCP 头里加一个 SACK 的东西，可以将缓存的地图发送给发送方。例如可以发送 ACK6、SACK8、SACK9，有了地图，发送方一下子就能看出来是 7 丢了。
• 流量控制问题
  可以当窗口太小的时候，不更新窗口，直到达到一定大小，或者缓冲区一半为空，才更新窗口。
• 拥塞控制是通过拥塞窗口来解决的，相当于往管道里面倒水，快了容易溢出，慢了浪费带宽，要摸着石头过河，找到最优值。