TCP协议三次握手和四次断开及连接设置
一.OSI封装回顾数据封装的过程大致如下：
1.用户信息转换为数据，以便在网络上传输
2.数据转换为数据段，并在发送方和接收方主机之间建立一条可靠的连接
3.数据段转换为数据包或数据报，并在报头中放上逻辑地址，这样每一个数据包都可以通过互联网络进行传输
4.数据包或数据报转换为帧，以便在本地网络中传输。在本地网段上，使用硬件地址唯一标识每一台主机。
5.帧转换为比特流，并采用数字编码和时钟方案
数据解封装的过程
仍然以OSI模型为例来说明数据解封装的过程。数据的接收端从物理层开始，进行与发送端相反的操作，称为“解封装”，最终使应用层程序获取数据信息，使得两点之间的一次单向通信完成。
需要说明的是，应用最为广泛的TCP/IP协议可以看作是OSI协议层的简化，它分为四层：数据链路层、网络层、传输层、应用层，其各层对应的数据封装与OSI大同小异
二.TCP封装结构 1.源端口和目的端口：各占2个字节，这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。有时一个IP地址和一个端口号也称为socket（插口）。
2.序号：占4个字节，是本报文段所发送的数据项目组第一个字节的序号。在TCP传送的数据流中，每一个字节都有一个序号。例如，一报文段的序号为300，而且数据共100字节，则下一个报文段的序号就是400；序号是32bit的无符号数，序号到达2^32-1后从0开始。（注：如何防止从0开始后序号相同的问题）
3.确认序号：占4字节，是期望收到对方下次发送的数据的第一个字节的序号，也就是期望收到的下一个报文段的首部中的序号；确认序号应该是上次已成功收到数据字节序号+1。只有ACK标志为1时，确认序号才有效。
4.数据偏移：占4比特，表示数据开始的地方离TCP段的起始处有多远。实际上就是TCP段首部的长度。由于首部长度不固定，因此数据偏移字段是必要的。数据偏移以32位为长度单位，也就是4个字节，因此TCP首部的最大长度是60个字节。即偏移最大为15个长度单位=1532位=154字节。
5.保留： 6比特，供以后应用，现在置为0。
6. 6个标志位比特：
①URG：当URG=1时，注解此报文应尽快传送，而不要按本来的列队次序来传送。与“紧急指针”字段共同应用，紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号，使接管方可以知道紧急数据共有多长；
②ACK：只有当ACK=1时，确认序号字段才有效；
③PSH：当PSH=1时，接收方应该尽快将本报文段立即传送给其应用层。
④RST：当RST=1时，表示出现连接错误，必须释放连接，然后再重建传输连接。复位比特还用来拒绝一个不法的报文段或拒绝打开一个连接；
⑤SYN：SYN=1,ACK=0时表示请求建立一个连接，携带SYN标志的TCP报文段为同步报文段；
⑥FIN：发端完成发送任务。
- 窗口：TCP通过滑动窗口的概念来进行流量控制。设想在发送端发送数据的速度很快而接收端接收速度却很慢的情况下，为了保证数据不丢失，显然需要进行流量控制， 协调好通信双方的工作节奏。所谓滑动窗口，可以理解成接收端所能提供的缓冲区大小。TCP利用一个滑动的窗口来告诉发送端对它所发送的数据能提供多大的缓 冲区。窗口大小为字节数，起始于确认序号字段指明的值（这个值是接收端正期望接收的字节）。窗口大小是一个16bit字段，因而窗口大小最大为65535字节。
- 检验和：检验和覆盖了整个TCP报文段：TCP首部和数据。这是一个强制性的字段，一定是由发端计算和存储，并由收端进行验证。
- 紧急指针：只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。
三.TCP三次握手过程：
第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。
四.TCP四次挥手/四次断开（1） TCP客户端发送一个FIN报文，用来关闭客户到服务器的数据传送。
（2） 服务器收到这个FIN报文，它发回一个ACK报文，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN报文将占用一个序号。
（3） 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端。
（4） 客户端发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。
五.TCP机制 四大计时器
1.重传计时器(Retransmession)
为了防止数据报丢失,当TCP发送一个报文时,就启动重传计时器,有2种情况:
1.若在计时器超时之前收到了特定报文的确认,则撤消这个计时器;
2.特定数据报在计时器超时前没有收到确认,则重传该数据报,并把计时器复位
2.持久计时器(Persistance)
前面在流量控制篇提到死锁现象
要解开死锁,TCP为每一个连接使用一个持久计时器
当发送端TCP接收到rwnd=0的确认时,就启动持久计时器,当计时器截止时间到时,发送端TCP需要发送一个特殊的报文,叫做探测报文
该报文只有1字节,有序号,但无需确认
探测报文提醒接收端TCP:确认已丢失,必须重传
持久计时器截止时间设置为重传时间的数值,但是,如果没有收到从接收端回来的响应,则需要发送另外一个探测报文,并将持久计时器的值加倍和复位
如果结果和上面一样,发送端继续发送探测报文,直到其截止时间增大到阈值(通常为60s)为止
在这以后,发送端每60s发送一个探测报文,直到窗口重新打开
3.保活计时器(keep-alive)
在某些实现中要使用keeplive timer来防止两个TCP之间出现长时间的空闲
比如客户端打开了服务器端的连接,传送了一些数据,然后就保持静默了
也许该客户端除了故障,在这种情况下,这个连接就永远处于打开状态
保活计时器的解决方法为,当服务器端收到客户端的信息时,就把计时器复位,超时通常设置2小时
若服务器2小时还没有收到客户的信息,就发送探测报文
若发送10个同样的报文(每个相隔75s)还没有收到响应,就认为客户端出了故障,终止这个连接
4.时间等待(time-wait)
如果最后一个ACK报文丢失了,那么服务器TCP(它为最后的FIN设置了计时器)以为它的FIN丢失了,因而重传。
六.TCP流控/拥塞管理
1.原理
接收端处理数据的速度是有限的，如果发送方的速度太快，就会把缓冲区u打满。这个时候如果继续发送数据，就会导致丢包等一系列连锁反应。
所以TCP支持根据接收端能力来决定发送端的发送速度。这个机制叫做流控制。
2.窗口大小
接收端向发送端主机通知自己可以接受数据的大小，这个大小限制就叫做窗口大小
七.keepalived 长连接设置
1.Httpd守护进程，一般都提供了keep-alive timeout时间设置参数。比如nginx的keepalive_timeout，和Apache的KeepAliveTimeout。这个 keepalive_timout时间值意味着：一个http产生的tcp连接在传送完最后一个响应后，还需要hold住 keepalive_timeout秒后，才开始关闭这个连接。当httpd守护进程发送完一个响应后，理应马上主动关闭相应的tcp连接，设置 keepalive_timeout后，httpd守护进程会想说：”再等等吧，看看浏览器还有没有请求过来”，这一等，便是 keepalive_timeout时间。如果守护进程在这个等待的时间里，一直没有收到浏览发过来http请求，则关闭这个http连接。
2.关闭长连接出现的情况
负载过高，数据损失。
systemctl restart nginx 重启观看