02|TCP协议：如何保证页面文件能被完整送达浏览器？

FP(First Paint)是从页面加载到首次开始绘制的时长，这个指标直接影响用户的跳出率。更快的页面响应意味着更多的PV、更高的参与度以及更高的转化率。影响FP指标的一个重要因素就是网络加载速度。

在web世界中的TCP/IP是如何工作的？

文件传输过程

在网络中，一个文件通常会被拆分为很多数据包来进行传输，而数据包在传输过程中又有很大概率丢失或者出错，如何保证页面文件能够被完整的送达浏览器呢？

• 数据包如何送达主机
  互联网实际上是一套理念和协议组成的体系架构。互联网中的数据是通过数据包来传输的，如果发送的数据很大，就会被拆分为很多小数据包来传输。

1. IP：把数据包送达目的主机

数据包要在互联网上进行传输，就要符合网际协议（简称IP）标准。互联网上不同的在线设备都有唯一的地址，计算机的地址就称为IP地址，访问任何网络实际上只是你的计算机向另一台计算机请求信息。

如果想要把一个数据包从主机A发送给主机B，那么在传输之前，数据包会被附加上主机B的IP地址信息，这样在传输过程中才能正确寻址。额外的，数据包上还会附加上主机A本身的IP地址，有了这些信息主机B才可以回复信息给主机A。这些附加的信息会被封装进一个叫IP头的数据结构里。IP头是IP数据包开头的信息，包含IP版本、源IP地址、目标IP地址、生存时间等信息。

把网络简单分为三层结构：
上层-->网络层-->底层
（1）上层将数据包交给网络层
（2）网络层将IP头附加到数据包上，组成新的IP数据包，并交给底层
（3）底层通过物理网络将数据包传输给主机B
（4）数据包被传输到主机B的网络层，主机B拆开数据包的IP头信息，并将拆开来的数据交给上层
（5）最终，数据包就达到了主机B的上层了

2. UDP：把数据包送达应用程序

IP是非常底层的协议，只负责把数据包传送到对方电脑，但是对方电脑并不知道把数据包交给哪个程序。因此需要基于IP之上开发能和应用打交道的协议，最常见的是”用户数据包协议（User Datagram Protocol）“，简称UDP。

UDP中一个最重要的信息是端口号，端口号其实就是一个数字，每个想访问网络的程序都需要绑定一个端口号。通过端口号UDP就能把指定的数据包发送给指定的程序了，所以IP通过IP地址信息把数据包发送到指定的电脑，而UDP通过端口号把数据包分发给正确的程序。和IP头一样，端口号会被装进UDP头里面，UDP头再和原始数据包合并组成新的UDP数据包。UDP头中除了目的端口，还有源端口号等信息。

（1）上层将数据包交给传输层
（2）传输层会在数据包前面附加上UDP头，组成新的UDP数据包，再将新的UDP数据包交给网络层
（3）网络层再将IP头附加到数据包上，组成新的IP数据包并传给底层
（4）底层通过物理传输将数据包送达至主机B，到达主机B的网络层
（5）主机B的网络层拆开IP头信息，将拆开来的数据部分交给传输层
（6）传输层拆开UDP头，通过端口号，将数据送到到上层的应用程序
UDP不能保证数据的可靠性，但是传输速度非常快，所以UDP会应用在一些关注速度、但不那么严格要求数据完整性的领域，如在线视频，互动游戏等。

3. TCP：把数据完整的送达应用程序

对于浏览器请求，或者邮件这类要求数据传输可靠性的应用，如果使用UDP传输会存在两个问题：一是数据包在传输过程中容易丢失，另一个是大文件被拆分成很多小的数据包来传输，这些小的数据包会经过不同的路由，并在不同的时间到达接收端，而UDP协议并不知道如何组装这些数据，从而把这些数据包还原成完整的文件。
基于这两个问题，引入了TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。相对于UDP，TCP有下面两个特点：
一：对于数据包丢失的情况，TCP提供重传机制；
二：TCP引入了数据包排序机制，用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件

和UDP头一样，TCP头除了包含目标端口和本机端口号外，还提供了用于排序的序列号，以便接收端通过序列号来重排数据包。

一个完整的TCP连接的生命周期包括了“建立连接”、“传输数据”和“断开连接”
三个阶段。

一个TCP连接的生命周期

（1）首先，建立连接阶段。这个阶段是通过“三次握手”来建立客户端与服务器之间的连接。TCP提供面向连接的通信传输。面向连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准备工作。所谓三次握手，是指在建立一个TCP连接时，客户端和服务器总共要发送三个数据包以确认连接的建立。
（2）其次，传输数据包。接收端需要对每个数据包进行确认操作，也就是接收端在接收到数据包之后，需要发送确认数据包给发送端。所以当发送端发送了一个数据包之后，在规定时间内没有接收到接收端反馈的确认消息，则判断为数据包丢失，并触发发送端的重发机制。同样，一个大的文件在传输过程中会被拆分成很多小的数据包，这些数据包到达接收端后，接收端会按照TCP头中的序号为其排序，从而保证组成完整的数据。
（3）最后，断开连接阶段。数据传输完成之后，就要终止连接了，涉及到最后一个阶段的“四次挥手”来保证双方都能断开连接。

• 互联网中的数据是通过数据包来传输的，数据包在传输过程中容易丢失或出错
• IP负责把数据包送达目的主机
• UDP负责把数据包送达具体应用
• TCP保证了数据完整的传输，它的连接可以分为三个阶段：建立连接、传输数据和断开连接。