TCP 是什么

TCP 为传输控制协议，在传输的过程中，主要保证数据的可靠性

TCP 的三个特点

• 有连接
• 可靠性
• 面向字节流

TCP 协议包

• 目的端口：解包
• 4位首部长度：分用
• ACK：确认号是否有效
• SYN：请求建立连接
• 检验和：检验数据的正确性
• 紧急指针：标识哪部分数据是紧急数据

什么是可靠性？

1. 数据没有发生错误
2. 主机A知道主机B是否收到了数据
3. 如果主机B接收到了数据，确保数据是有序的
4. 如果主机B接收到主机A重复的数据，主机B是知道的，并且丢掉重复数据

怎么保证可靠性？

1. 校验和机制

• 校验和的出现主要是为了检验数据的正确性
• 校验和是将源数据根据哈希算法得到新的一串数据
• 源数据差一点，通过校验和得到的新数据差距很大，避免冲突
• 将校验和得到的数据解密后与原串比较，如果相同，则数据传输正确，不同，数据传输错误

2. 序号、确认序号

序号SN

• 发送方发送数据时会带着一个序号
• 如果发送多个数据，每个数据都会带着一个序号
• 初始序号是随机的，为了防止网络攻击

确认序号ASN

• 由于数据的长度不同或者传输网络不同，先发送的数据不一定先到达，也就是说，接收方接收到的数据可能是乱序的
• 接收方收到数据后，是知道数据所带着的序号的，根据序号给出确认序号（告诉发送方下次给我发的序号），发送给发送方，发送方就知道接收方收到了哪些数据

3. 确认应答机制

主机B收到主机A发送的数据后，会给主机A回一个 ack，表示我收到了你的数据，并且向主机A发送ASN，告诉主机A我希望你下次发送的序号

实际上来说，一个 TCP 的通信过程中，只有第一个 Segment 的 ACK 没有置为 1，其他全部含有 ACK 含义

4. 超时重传机制

在上述通信过程中，主机A如果没有接收到主机B的应答会怎么办？可能是主机A在发送的途中丢包了，也有可能主机B回主机A的途中丢包了

• 主机A在给主机B发送数据的时候丢包了

• 由于 TCP 是可靠的，丢包了他不会不管，主机A在接收主机B的应答时会等一段时间（估计数据到B的时间+B应答过来的时间），如果过了这段时间，还没有收到主机B的应答，那么主机A就认为丢包了，就会将刚才的数据重新发送一次，再等一段时间，如果收到应答了，继续通信，如果还是没等到应答，继续发送一次，发送好几次之后，如果还没收到应答，可能是网络太拥堵或者B那边出问题了，主机A关闭连接
  

• 主机B在回应主机A的过程中丢包了

• 主机A等了一段时间（估计数据到B的时间+B应答过来的时间）没有收到主机B的应答，主机A重新发送刚才的数据

• 主机B接收到重复接收数据，因为有***，可以去重，于是主机B丢掉这次A发送来的数据，根据刚才记录的***再将应答发送给A

• 如果A发了几次还是没收到B的应答，主机A关闭连接

超时指的就是超过了估计时间，重传就是将没有应答的数据再重新发送一次
超时的时间是变化的，比如第一次没有收到等待时间翻倍，第二次没收到，时间翻倍

发送缓冲区和接收缓冲区

TCP 有发送缓冲区和接收缓冲区

为什么有发送缓冲区？因为发送的数据可能需要重传，所以 TCP 需要暂时保存这些数据
为什么有接收缓冲区？因为数据可能是无序到达的，需要将数据暂存，最后按照序号排列
因为数据到达后，应用层不是立刻取走

• 对 TCP 来说，数据发送成功，代表数据被写入到 TCP 协议栈的发送缓冲区中
  不代表发送到网络上，更不代表对方接收到了
• 对接收方来说，如果接收缓冲区中有准备好（有数据且数据没有空洞）的数据，直接返回
  如果没有数据，应用层会一直阻塞，直到接收缓冲区中有准备好的数据