TCP 传输控制协议

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2017-12-15 15:05:43

TCP ( Transmission Control Protocol 传输控制协议) 是一种面向连接的，可靠的传输层通信协议，IEFT定义 RFC 793.

TCP 和 UDP 一起，处于传输层，位于 IP 层之上，应用层之下。IP 层是无连接的，不可靠的协议，那么 TCP 又是怎么可靠传输的呢。

TCP 和 UDP 的区别是我面试的时候很喜欢问的话题。因为这个知识点可以从浅到深，问出很多问题来。从简单的概念上的理解，到很多小细节上，可以问的东西很多。

面向连接

建立连接需要三次握手。

客户端发送 SYN 报文给服务端；
服务端接受到 SYN 后，回应一个 SYN + ACK 报文；
客户端收到 SNY + ACK 报文后，回应一个 ACK 报文；

这个时候，连接就建立了，可以开始传输数据了。

第一次 SYN 报文表示发送方要和接收方建立连接。SYN + ACK 表示接收方同意和发送方建立连接，并且也请求和发送方建立连接，最后的 ACK 表示发送方同意建立连接。

断开连接需要四次握手：

其中一方发送 FIN 报文，表示我已经没话可说了；
接受方收到 FIN 报文后，回应 ACK 报文；
接受方收到 FIN 报文后，也回应 FIN 报文，表示我也没话可说了；
发放放接收到 FIN 报文后，也回应一个 ACK 报文。

接受方收到 FIN 报文后，ACK 和 FIN 报文可能同时发送，也可能分开发放。分开发送的情况是这样的，你没话说了，我还有话说呢。第一个 FIN 报文可以由任意一方发起。第一个 FIN 报文可能随着最后一个数据包一起发送，也就是不一定是单独发送的。

三次握手和四次握手的设计并不是为了可靠传输设计的，而是面向连接设计的。因为 IP 协议是不可靠的，所以当发送方有一坨数据想要发送给接收方的时候，先使用代价比较小的几个报文，先探探路，比如三次握手的第一个 SYN 报文，如果这个报文能正确到达接收方，表示连接是通的，至少目前是通的，如果因为网络拥堵，发送方没有在预定的时间内收到 SYN + ACK 的相应，它会进行一定次数的重发，当超出重发次数后，就认为接收方是不可到达的，就放弃了这次请求，然后告诉应用层。当接收方接收到 SYN 后，发出 SYN + ACK 报文，并且开始准备接受数据，如果发送方一直没有相应一个 ACK 报文的话，它也会重复一定的次数，如果超出了次数，那么表示连接断开了，接受方就需要回收资源了。

四次握手也是类似的设计，当一方发送 FIN 给另一方的时候，接受方就知道发送方不会再发送数据了，可以把接受到的所有数据组装交给应用层了，同时也告诉应用层，数据接收完成了。但是不代表接收方一定要同时发送 FIN 报文，如果还有数据包发送，那么就接着发送，发送完了再发 FIN 报文。

可靠传输

TCP 为了保证可靠传输，做了几个规定。

接收方收到信息后，需要发送一个确认消息。
发送方如果在规定时间内没有收到接收方的确认消息，会尝试一定次数的重发，直到收到确认消息或者超出重试次数。
如果超过重发次数，通知 TCP 的上层，消息发送失败。
TCP 会把上层递交的数据进行拆分和打包，并且给每个 TCP 数据包定义一个 id，接收方可以发送消息通知发送方重发某个数据包。
接收方完成所有数据包的接收和校验后，才会递交给上层协议。

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