TCP 协议 self-opinion

我对TCP 协议的理解

基本常识 :

• ip ：用于确定网络中的一台设备；
• 网卡 ： 计算机上用于网络信息交换的的I/O设备；
• Socket ：java 对网卡的抽象；
• 端口 ： 为了数据准确的在进程之间传输，为需要网络资源的进程配置专门的端口；//可以理解成快递 发送到了你的小区（ip），但要到达你的手上要知道你家住那个房子（端口）。
• 进程 ： 在计算机中运行着的程序，一个进程可以对应多个端口，但一个端口最多对应一个进程；

网卡的（逻辑：我认为的）结构

1. 一块内存，（主要）用于数据缓冲；
2. 一个接口，同进程之间数据交互；
3. 一个程序，用于校验数据的完整性，正确性；
4. 一个控制器，管理网卡的资源；

TCP 是啥：

• TCP 是一个由大佬们规定的网络传输的协议；
• 是网络中数据传输的规范；
• TCP 是面向字节流的网络数据传输协议；

TCP 的特点：

谈论TCP 的特性，需要介绍一下另外一个传输协议；
UDP ： 面向数据包的传输协议，特点是，无连接（类似与早期村口的广播，收到了就是收到了，收不到也不会再次重传，不要求连接）、不可靠（可能丢包，丢包就丢了，不会重新发的）、面向数据报（类似与肥料运输，一包一包的 传输）；

相对与UDP ,TCP 具有：

• 稳定; （10个机制导致 ）
• 可靠； (10个机制导致 )
• 面向字节流；

TCP 协议格式:

解释 ：

• 源/目的端口号 : (源) 数据出自那个进程，（目的）数据要去哪个进程；
• 32 位序号/32位确认序号：TCP 将每个字节的数据都进行了编号，即为序列号；接受端收到数据报会创建一个新的TCP数据报，并将其ACK 位置 1 ，并写入确认序号（表示之前的数据已经收到，下一次发送数据从那个序列号开始发送），再将这个TCP 数据报发送到发送端。通常我们称 这个数据报的名字叫 ACK ；
• 4位TCP 报头长度：表示改TCP头部有多少个32 位bit（多少个int）；所以TCP 头部最大长度是2^4 * 4 个字节的长度;
• 6 个标志位： 根据标志位 有效性 可以确定TCP 传输的是什么类型的数据报；- （1）URG ： 紧急指针是否有效 （有效当前位为 1）；- （2）ACK ： 确认号是否有效；- （3）PSH ：提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区将数据读走（类似生产者消费者模式）；- （4）RST ： 对方要求重新建立连接；把携带RST标识的数据报文称为“复位报文段”；- （5）SYN ： 请求建立连接；把写下SYN标识的数据报称为“同步报文段”；- （6）FIN ： 本端关闭通知标识，通知对方本端准备要关闭了；把携带FIN标识的数据报称“结束报文段”；
• 16 位窗口大小 ：流量控制机制的信息。（在流量控制机制详细解释）；
• 16 位校验和 ：由发送端写入，用于校验数据报的正确性（包括TCP 头部以及数据），当校验结果与发送端写入的校验和不同，则说明数据损坏；
• 16 位紧急指针 ： 标识那部分数据是紧急数据；
• 40 字节头部选项 ：（暂时还没学习到，待到学习到了补充~ 这里放一个定时器~）；

TCP 的机制

1.确认应答（ACK）机制

• 由于 TCP 每个数据报都 将其每一个字都编号了，也就是说 当发送端将 TCP数据报 发送到 接受端，如果接受端成功收到这个数据报，则会给发送端给以回应，即发送一个ACK 并 在确认序号中写入下一次希望发送的数据是从那个序列号开始；

2.超时重传机制

• 在主机之间发送数据时，有可能出现一些网络问题，导致 主机 A 给 主机B 发送的数据丢了，主机B 没接收到 主机A 发来的数据，因为应答机制的原因 主机A 没有接受到主机B 的回应，于是主机A 会 等待一段时间 如果 主机B 还是没有回应，那么主机A就会重新发送数据；

连接管理机制（三次握手，四次挥手）

• 正常情况下 TCP 要经过三次握手建立连接，四次挥手断开连接；

三次握手建立连接解释：

• 例如主机 A 与 主机B 要建立连接 ，在建立连接之前首先（两台主机）要确定建立连接的双方有无数据发送和接收的能力，此时 主机A 向 主机B 发送 SYN （建立连接的数据报 即，这个数据报中没有主要的数据 只有 一个SYN 位置 为1），只有当 主机B 有接收TCP 报文能力的情况下才可能接收到主机A 发送的SYN ，（如果确认主机B 的接收能力没有问题，但可能是网络原因没有收到 ，就会由 超时重传机制保证接受的可能 ），当主机B 接收到了 主机A 的 SYN 则，主机B 可以知道，主机·A的发送能力没有问题 主机B 自己的接收能力没有问题， 接下来 由于应答机制 主机B 向 主机A 发送 SYN + ACK ，如果主机B 的发送能力没有问题，且主机A 的接收能力没有问题，则 由 超时重传机制 保证成功接收， 当主机A 接收到了主机B 的SYN + ACK 时 主机A 已经确认双方的通信正常 ，但主机B 此时并不知道 自己的 发送能力 和 主机A 的接收能力是否ok，所以，主机A 会 发送 ACK 给主机 B,当主机 B 收到 主机A 发送的 ACK ，主机B 也确认双方发送和接收能力ok ，双方算是建立了连接，接下来就可以数据交互了；

四次挥手 解释

• 当主机A与主机B之间完成了数据交互 ，双方需要进行连接的断开操作;
• *此时 主机 A（此时主机A 在 FIN_WAIT1 状态） 会向 主机 B 发送 FIN （断开连接的亲求），当主机B 收到主机A 发送的 FIN 由于 应答机制主机B 发送给主机A 一个 ACK （表示我知道了）,当主机A 收到 主机B 的 ACK 会处于FIN_WAIT2 （准备断开等待状态）， 此时主机 A 已经确认双方可以关闭，当主机B 处理完数据缓冲区的内容，向主机A 发送 FIN ，并等待主机A回复 ACK,当主机B 接收到 主机A 发来的ACK 双方连接断开;*
• 

滑动窗口

• 目的 在稳定性的前提下，要尽可能的提高效率；
• 方式 ： 发送数据报时，一次性发送多组数据报，并建立相应的ACK 响应窗口，一但窗口中的序列号被响应了，则可以向后滑动窗口 ；
• 当发送途中出现了 数据丢包或响应丢包，发送端会根据响应端的响应消息，决定下次发送那个数据报，以及超时重发，由于每个网卡都有缓冲区域（我的物理模型），并且发送的所有数据字节都有序列号，因此，TCP 有良好的去重能力，即发送的数据包被重复接收没有啥影响，并且能准确的解决 先发后至问题，对于中间丢包也能完美的要求重发；

先到这里吧，有点累了，下次补充，欲知后事如何，请关注我！！！